آهنربای الکتریکی هر جسمی است که با عبور جریان الکتریکی به آهنربا تبدیل می شود. هنگامی که جریان الکتریکی از طریق جسم منتقل نمی شود، جسم خاصیت مغناطیسی خود را از دست می دهد. الکترومغناطیس ها در زمینه های مختلف مفید هستند.

از بلندگوهای استریو و هارد دیسک های کامپیوتر گرفته تا دستگاه های سنگین و ژنراتورهای برق، آهنرباهای الکتریکی در کاربردهای مختلفی استفاده می شوند. آنها را الکترومغناطیس می نامند زیرا برای تولید میدان مغناطیسی به جریان الکتریکی متکی هستند. این در تضاد کامل با آهنرباهای معمولی است که به عنوان آهنرباهای دائمی نیز شناخته می شوند و برای تولید میدان مغناطیسی به بار الکتریکی متکی نیستند.

تاریخچه ساخت آهنربای الکتریکی

در حالی که آهنرباهای دائمی به طور طبیعی در پوسته زمین وجود دارند، آهنرباهای الکتریکی ساخته دست انسان هستند. منشا آنها را می توان به سال ۱۸۲۰ نسبت داد زمانی که یک دانشمند دانمارکی به نام کریستین اورستد متوجه شد که با تولید یک جریان الکتریکی از طریق یک سیم سیم پیچ، می تواند یک میدان مغناطیسی تولید کند. تنها چند سال بعد ویلیام استورجن با ساختن یکی از اولین آهنرباهای الکتریکی جهان از سیم مسی، ایده اوستد را به واقعیت تبدیل کرد.

آهنربای الکتریکی در جرثقیل

از آنجایی که آنها از جریان الکتریکی برای تولید میدان مغناطیسی استفاده می کنند، آهنرباهای الکتریکی را می توان روشن و خاموش کرد. هنگامی که جریان الکتریکی فعال است، آهنربای الکتریکی یک میدان مغناطیسی تولید می کند. هنگامی که الکترومغناطیس فعال نیست، میدان مغناطیسی تولید نمی کند. بنابراین، هنگامی که مغناطیس برای یک هدف خاص مورد نیاز است، از آهنرباهای الکتریکی برای ایجاد انتخابی میدان مغناطیسی استفاده می شود.

به عنوان مثال، در دستگاه های حمل بارهای سنگین یا جرثقیل یک میدان الکترومغناطیسی ممکن است برای بلند کردن بار سنگین فعال شود. پس از بلند کردن بار و انتقال آن به یک منطقه دیگر، یک کارگر ممکن است آهنربای الکتریکی را غیرفعال کند تا بار آزاد شود. این عمل با آهنرباهای دائمی که دائما یک میدان مغناطیسی تولید می کنند، ممکن نیست.

کاربردهای آهنربای الکتریکی

بسیاری از آهنرباهای الکترومغناطیس نسبت به آهنرباهای دائمی مزیت دارند زیرا به راحتی می توان آنها را روشن و خاموش کرد و افزایش یا کاهش مقدار جریان الکتریکی در اطراف هسته می تواند قدرت آنها را کنترل کند.

فناوری مدرن برای ذخیره اطلاعات با استفاده از دستگاه های ضبط مغناطیسی به شدت به آهنرباهای الکتریکی متکی است. به عنوان مثال، هنگامی که داده ها را در یک هارد دیسک سنتی رایانه ذخیره می کنید، قطعات فلزی ریز و مغناطیسی با الگوی خاص اطلاعات ذخیره شده بر روی دیسک جاسازی می شوند. این داده ها زندگی خود را به عنوان زبان کامپیوتر دیجیتال باینری (۰ و ۱) آغاز کردند.

وقتی این اطلاعات را بازیابی می کنید، الگو به الگوی باینری اصلی تبدیل می شود و به شکل قابل استفاده ترجمه می شود. جریانی که از مدار کامپیوتر عبور می کند تکه های کوچک فلز را مغناطیسی می کند. این همان اصولی است که در ضبط صوت ها، VCR ها و سایر رسانه های مبتنی بر نوار استفاده می شود. به همین دلیل است که آهنرباها گاهی اوقات می توانند حافظه این دستگاه ها را خراب کنند.

اگر تلفن یا تبلت را به صورت بی سیم شارژ کنید، ممکن است هر روز از الکترومغناطیس استفاده کنید. پد شارژ یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند. تلفن شما دارای آنتنی است که با شارژر همگام می شود و به جریان اجازه می دهد. همانطور که ممکن است تصور کنید، سیم‌ پیچ‌های الکترومغناطیسی داخل دستگاه‌ هایی مانند این کوچک هستند، اما کویل‌ های بزرگ ‌تر می ‌توانند دستگاه‌های بزرگ ‌تری مانند خودروهای الکتریکی را شارژ کنند.

آهنربای الکتریکی همچنین راه را برای استفاده واقعی از پتانسیل برق در وهله اول هموار کردند. در وسایل برقی، موتور حرکت می کند زیرا جریانی که از پریز دیواری شما می گذرد، میدان مغناطیسی ایجاد می کند. این خود الکتریسیته انرژی موتور را تامین نمی کند، بلکه باری است که توسط آهنربا ایجاد می شود. نیروی آهنربا حرکت چرخشی ایجاد می کند، به این معنی که آنها حول یک نقطه ثابت می چرخند، شبیه به چرخش یک تایر حول یک محور.

آهنربای الکتریکی چیست و از کاربردهای آن چه می دانید؟

روش تولید آهنربای الکتریکی

بیشتر آهنرباهای الکتریکی از سیم پیچی پیچیده شده به دور هسته ای متشکل از مواد فرومغناطیسی مانند آهن طراحی می شوند. همانطور که الکتریسیته از طریق سیم جریان می یابد یک میدان مغناطیسی متمرکز در مرکز سیم پیچ ایجاد می کند. استفاده از یک هسته فرومغناطیسی قدرت میدان مغناطیسی دستگاه را بیشتر تقویت می کند.

آهنربای الکتریکی معمولا تا چه زمانی خاصیت خود را حفظ میکند

به آهنربا بستگی دارد. یک آهنربای موقت می تواند در کمتر از ۱ ساعت خاصیت مغناطیسی خود را از دست بدهد. آهنرباهای نئودیمیم کمتر از ۱% از قدرت خود را در طی ۱۰ سال از دست می دهند. آهنرباهای دائمی مانند آهنرباهای متخلخل Nd-Fe-B به طور نامحدود مغناطیسی باقی می مانند.

تفاوت آهنربای الکتریکی و دائمی

هم آهنرباهای الکتریکی و هم آهنرباهای دائمی مزایا و معایب خاص خود را دارند. مزیت اصلی استفاده از آهنربای الکتریکی نسبت به آهنربای دائمی این است که می توانید میدان مغناطیسی آن را کنترل کنید. میدان مغناطیسی دستگاه را روشن و خاموش می‌کنید و با بسیاری از آهنرباهای الکتریکی، حتی می‌ توانید قدرت میدان مغناطیسی را کنترل کنید.

با این حال، هنگام استفاده از آهنربای الکتریکی برای تامین جریان الکتریکی به منبع تغذیه نیاز دارید. برخی از آهنرباهای الکتریکی به یک پریز برق وصل می شوند، در حالی که برخی دیگر حاوی یک بانک باتری هستند. از طرف دیگر آهنرباهای دائمی به منبع انرژی نیاز ندارند زیرا به طور طبیعی فرومغناطیسی هستند.

الکترومغناطیس به دلیل کاربردهای متعدد فناوری و علمی در زندگی روزمره ما مفید است و شامل وسایل الکتریکی، زنگ های برقی، ژنراتورهای الکتریکی، موتورهای الکتریکی و اسکن MRI می شود.

کدام فلز در ساختن آهنربای الکتریکی کاربرد دارد

مواد فرومغناطیس بهترین مواد برای ساخت آهنرباهای الکتریکی هستند. آهن نرم، فولاد یا نیکل معمولا به این منظور مورد استفاده قرار می گیرند و آهن بهترین فلز است زیرا آهنربای قویتری می سازد.

کاربردهای روزمره آهنرباهای الکتریکی

• موتورها و ژنراتورها
• مبدل ها
• رله ها
• زنگ ها و زنگ های برقی
• بلندگو و هدفون
• عملگرها مانند شیرها
• تجهیزات ضبط مغناطیسی و ذخیره سازی داده ها: ضبط صوت، VCR، هارد دیسک.
• دستگاه های ام آر آی

سخن پایانی

ما در حال حرکت به سمت برخی از پیچیده ترین ماشین آلات ساخته شده هستیم تا ببینیم چگونه از آهنرباهای الکتریکی برای کشف منشاء جهان استفاده می شود. شتاب ‌دهنده‌ ها ماشین‌هایی هستند که ذرات باردار را با سرعتی فوق ‌العاده بالا به سمت یکدیگر می رانند تا ببینند هنگام برخورد چه اتفاقی می‌ افتد. این پرتوها ذرات زیراتمی هستند و کنترل مسیر حرکت آنها بسیار مهم است تا از مسیر خود خارج نشوند و به ماشین آلات آسیب نرسانند. آهنرباها در امتداد مسیر پرتوهای برخوردی قرار می گیرند و مغناطیس آنها در واقع برای کنترل سرعت و مسیر حرکت آنها استفاده می شود.