up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله آهنربا PDF
QR code - آهنربا

آهنربا

آهنرباي الکتريکي

آهنرباي دائمي با کيفيت بالا کاربردهاي بسيار زياد و مهمي در علم و انقلاب تکنولوژيک ، مثلا در اسبابهاي اندازه گيري الکتريکي دارند. ولي ميدانهايي که توسط آنها ايجاد مي شود خيلي قوي نيست، اگر چه آلياژهاي مخصوصي که اخيرا بدست آمده اند داشتن آهنرباي دائمي قوي که خواص مغناطيسي خود را براي مدت مديدي حفظ کنند امکان پذير ساخته است. از جمله اين آلياژها ، مثلا فولاد کبالت است که شامل حدود ۵۰% آهن ، ۳۰% کبالت و مخلوطهايي از تنگستن ، کروم و کربن است.
عيب ديگر آهنرباي دائمي اين است که القاي مغناطيسي آنها نمي تواند به سرعت تغيير کنند. از اين نظر ، سيملوله هاي حامل جريان (آهنرباهاي الکتريکي) بسيار مناسبند. زيرا با تغيير جريان در سيم پيچ سيملوله مي توان ميدان آنها را به آساني تغيير داد. با قرار دادن هسته آهني داخل سيملوله ، ميدان آن را مي توان صدها هزار بار افزايش داد. بيشتر آهنرباهاي الکتريکي که در مهندسي بکار مي روند چنين ساختماني دارند.
● ساخت آهنرباي الکتريکي ساده
آهنرباي الکتريکي ساده را مي توان در منزل ساخت. کافي است که چندين دور سيم عايق شده اي را بر يک ميله آهني (پيچ يا ميخ ، بپيچانيم و دو انتهاي سيم را به يک منبع dc نظير انبار ، يا پيل گالواني وصل کنيم. بهتر است آهن ابتدا تابکاري شود، يعني ، تا دماي سرخ شدن داغ شود. مثلا در کوره گرم و سپس به آرامي سرد شود. سيم پيچ بايد توسط رئوستايي با مقاومت ۱W تا ۲۰W به باتري وصل شود، بطوري که جريان مصرف شده از باتري خيلي شديد نباشد. گاهي آهنرباهاي الکتريکي شکل نعل اسب را دارند که براي نگه داشتن بار بسيار مناسبترند.
● ساختار آهنرباي الکتريکي
ميدان پيچه با هسته آهني بسيار قويتر از پيچه بدون هسته است، زيرا آهن درون پيچه شديدا مغناطيده و ميدان آن بر ميدان پيچه منطبق است. ولي ، هسته هايي آهني که در آهنرباهاي الکتريکي براي تقويت ميدان بکار مي روند، فقط تا حدود معيني مقرون به مساحت اند. در واقع ، ميدان آهنرباهاي الکتريکي عبارت است از برهمنهي ميدان حاصل از سيم پيچ حامل جريان و ميدان هسته مغناطيده ، براي جريانهاي ضعيف ، ميدان دوم به مراتب قويتر از ميدان اولي است.
وقتي که ميدان در سيم پيچ افزايش مي يابد، ابتدا اين دو ميدان به يک ميزان معيني متناسب با جريان افزايش مي يابند، بطوري که نقش هسته تعيين کننده مي ماند. ولي ، با افزايش بيشتر جرياني که از سيم پيچ مي گذرد، مغناطش آهن کند مي شود و آهن به حالت اشباع مغناطيسي نزديک مي شود. وقتي که عملا تمام جريانهاي مولکولي موازي شدند، افزايش بيشتر جرياني که از سيم پيچ مي گذرد نمي تواند چيزي بر مغناطش آهن اضافه کند، در حالي که ميدان سيم پيچ به زياد شدن متناسب با جريان ادامه مي دهد.
هرگاه جريان شديد از سيم پيچ (براي دقت بيشتر ، در لحظه اي که تعداد آمپر دورها در متر به ۱۰۶ نزديک مي شود.) بگذارند، ميدان حاصل از سيم پيچ بسيار قويتر از ميدان هسته آهني اشباع شده مي شود. بطوري که هسته عملا بي فايده مي شود و فقط ساختمان آهنرباي الکتريکي را پيچيده مي کند. به اين دليل ، آهنرباهاي الکتريکي ، پر قدرت بدون هسته آهني ساخته مي شوند.
آهنرباي الکتريکي پر قدرت
تهيه آهنرباهاي الکتريکي پرقدرت مسأله انقلاب تکنولوژيک بسيار پيچيده اي است. در واقع ، براي اينکه بتوانيم جريانهاي بزرگي را بکار بريم، سيم پيچها بايد از سيم کلفتي ساخته شوند. در غير اين صورت ، سيم پيچ شديدا گرم و حتي گداخته مي شود. گاهي بجاي سيم از لوله هاي مسي استفاده مي شود، که در آن جريان نيرومند آب براي خنک کردن سريع ديواره هاي لوله که جريان از آن مي گذرد گردش مي کند. ولي با سيم پيچي که از سيم کلفت يا لوله ساخته شده است داشتن تعداد زيادي دور در واحد طول ناممکن است.
از طرف ديگر ، استفاده از سيم نازک تعداد دورهاي زيادي را در واحد متر ممکن مي سازد، نمي گذارد تا جريانهاي زياد را بکار بريم. پيشرفت زيادي را در ايجاد ميدانهاي مغناطيسي بدست آمده به بهره گيري از ابررسانا ها در سيم پيچهاي مغناطيسها مربوط مي شود، که بکار بردن جريانهاي شديد را مقدور مي سازد.
● تکنيک کاپيتزا
کاپيتزا (P.L. kapitza) فيزيکدان شوروي سابق راه هوشمندانه اي را براي بيرون آمدن از اين وضع پيشنهاد کرد. او جريانهاي عظيم ۱۰۴ آمپر را براي مدت بسيار کوتاهي حدود ۰.۰۱ s از سيملوله اي گذرانيد. در اين مدت ، سيم پيچ سيملوله خيلي شديد گرم نشد، در حالي که ميدانهاي مغناطيسي کوتاه مدت شديدي بدست آمده بودند.
البته او وسايل خاصي را ترتيب داد که براي ثبت نتايج آزمايشهايي که در آنها اثر ميدان مغناطيسي پرقدرت حاصل در سيملوله براي اجسام گوناگون مورد بررسي قرار مي گرفتند. در اغلب کاربردهاي فني ، تعداد آمپر دورها در سيم پيچهاي آهنرباهاي الکتريکي ميدانهاي نسبتا شديد مي توان بدست آورد (با القاي چند تسلا).

1 - زمينه با پيدايش آهنربا ، پس از گذشت زمان كوتاهي پي بردند كه كرة زمين نيز خاصيت آهنربايي دارد ؛ تا آنجا كه نام قطب هاي آهن ربا را را بر اساس نام قط ...

۱ . زمينه با پيدايش آهنربا ، پس از گذشت زمان كوتاهي پي بردند كه كرهٔ زمين نيز خاصيت آهنربايي دارد ؛ تا آنجا كه نام قطب هاي آهن ربا را را بر اساس نام ق ...

آهنربايي کره زمين ميدان مغناطيسي زمين ، منظم و پايدار نيست ؛ بلکه با گذشت سال ها در يک محل معين ، مقدار متوسط زاويهٔ انحراف و ميل تغيير مي کند . ۱ . ز ...

مغناطيس و الکتريسيته تاريخي طولاني و درازي دارند. الکتريسيته و مغناطيس ابتدا در قرن هشتم قبل از ميلاد مورد توجه يونانيان باستان قرار گرفتند. مهمترين ع ...

▪ ميدان مغناطيسي :ميدان مغناطيسي يك ميدان نيروست، مثل ميدان جاذبهٔ زمين. درست همان طور كه يك جسم در محدودهٔ ميدان جاذبهٔ زمين، جذب زمين مي شود، يك قطع ...

هزار سال پيش از اختراع قطبنماي مغناطيسي در سدههاي ميانه(قرون وسطي)، چينيها و يونانيان با ويژگيهاي مغناطيسي سنگهاي آهنربا آشنا شده بودند. بخش اصلي نخست ...

Cernيک لابراتورار اروپايي براي ذرات فيزيک است. در اين لابراتوار بزرگترين وعميق ترين آزمايشات و تحقيقات از سال ۱۹۵۴ برروي ذرات فيزيکي انجام مي گرفته اس ...

مغناطيس و الکتريسيته تاريخي طولاني و درازي دارند. الکتريسيته و مغناطيس ابتدا در قرن هشتم قبل از ميلاد مورد توجه يونانيان باستان قرار گرفتند. مهمترين ع ...

دانلود نسخه PDF - آهنربا