تحقیق درباره آهنربا / تحقیق در مورد آهن ربا کلاس چهارم

آهنربا شی جامدی است که بر اساس یک پدیده فیزیکی به نام مغناطیس عمل کرده و نیرویی تولید می کند که به صورت یک میدان مغناطیسی اطراف آن را فرا گرفته و اشیا آهنی یا فولادی که در این میدان قرار می گیرند را به خود جذب می کند.

آهنربا ممکن است به صورت طبیعی توانایی جذب داشته باشد (مانند سنگ آهنربا) یا پس از ترکیب با سایر عناصر همچون ساماریوم کبالت این ویژگی را به دست آورد.در ادامه اطلاعات کاملی در مورد آهن ربا و کاربرد های آهن ربا می خوانید .

قطب آهن ربا چیست

آهن ربا به هر شکلی که ساخته شود دارای دو قطب می باشد .

به سر های آهن ربا قطب های آهن ربا می گویند و با نام های شمال و جنوب و مثبت و منفی نام گذاری می شوند .

قطب های آهنربا نسبت به یکدیگر واکنش هایی نشان می دهند.

مثلا هنگامی که قطب های همنام در کنار یکدیگر قرار بگیرند یکدیگر را دفع می کنند.

اما هنگامی که دو قطب ناهمنام و مخالف را به هم نزدیک کنیم، بسوی یکدیگر کشیده شده و جذب یکدیگر می شوند.

آهن ربا چه چیزهایی را جذب می کند

آهنربا از جنس آهن است و می‌تواند با ایجاد میدان مغناطیسی اطراف خود وسایل آهنی مثل فولاد را جذب کند. هر آهنربا دارای دو قطب (NوS) است و همه آهنرباها دو قطبی هستند و آهنربای تک قطبی مغناطیسی وجود ندارد.

آهن ربا همه ی جسم های فلزی را جذب نمی کند .آهن ربا ورق آلومینیومی و سیم مسی را جذب نمی کند .

جسم های فلزی مانند میخ و گیره ی کاغذ که آهنی هستند جذب آهن ربا می شوند .

کاربرد آهن ربا چیست؟

آهن ربا تحت تأثیر میدان الکتریکی و الکتریسیته در ماشین‌ها و رایانه‌‌ها بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد. از آهن ربا برای بسته شدن محکم درب‌های یخچال و فریزر استفاده می‌شود.

آن‌ها در بلندگوهای رادیو، تلویزیون و استودیوهای صدابرداری و ضبط صدا نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. آهن ربا برای ذخیره داده در رایانه نیز کاربرد دارد و در دستگاه‌های اسکن موسوم به MRI (تصویربرداری تشدید مغناطیسی) که پزشکان از آن برای دیدن بدن افراد استفاده می‌کنند نیز بسیار مهم است.

یک قطب نمای جیبی با استفاده از یک سوزن مغناطیسی جهت شمال را نشان می‌دهد.

نوار مغناطیسی تیره در پشت کارت‌های اعتباری داده‌ها را به همان روشی که در هارد کامپیوتر ذخیره می‌شود ذخیره می‌کند.

جاروبرقی‌ها، مخلوط کن‌ها و ماشین‌های لباسشویی همه دارای موتور الکتریکی هستند که براساس اصول مغناطیسی کار می‌کنند.

آهن ربا را در تلفن‌ها، زنگ درب‌ها ، پرده حمام و اسباب بازی‌های کودکان می‌توانید پیدا کنید.

انواع آهنربا

در کل می توان به کمک مواد فرو مغناطیس دو نوع آهنربای دائمی و غیر دائمی را ایجاد کرد.

آهنرباهای الکتریکی و آهنرباهای دائمی دو نوع مختلف آهنربا هستند. آهنربای الکتریکی از میدان مغناطیسی تولید شده با عبور جریان الکتریکی از سیم پیچ استفاده می کند، در حالی که آهنربای دائمی از مغناطیس ذاتی مواد مغناطیسی سخت استفاده می کند. الکترومغناطیس ها برای حفظ میدان مغناطیسی به قدرت نیاز دارند، در حالی که آهنرباهای دائمی اینطور نیستند. الکترومغناطیس‌ها عموماً بیشتر از آهن‌رباهای دائمی می‌کشند، و تخمین زده می‌شود که بزرگترین آهنرباهای الکتریکی ۲۰ برابر قوی‌تر از قوی‌ترین آهنرباهای دائمی باشند.

برخی از نمونه های رایج آهنرباهای الکتریکی عبارتند از: شیر برقی، موتورهای الکتریکی، ژنراتورها و غیره. برخی از نمونه های رایج آهنرباهای دائمی عبارتند از: نئودیمیم آهن بور، ساماریوم کبالت، آلنیکو، فریت و غیره.

آهنرباهای دائمی

آهنرباهایی که می توانند خواص مغناطیسی خود را برای مدت طولانی حفظ کنند، آهنربای دائمی نامیده می شوند. مانند آهنرباهای طبیعی (مگنتیت) و آهنرباهای مصنوعی (آلیاژ AlNiCo).

آهن رباهای دایمی حاوی مگنتیت (آهن مغناطیسی) هستند که یک ماده معدنی فریت آهن کریستالی سخت است و اثر میدان مغناطیسی اش از تأثیر حوزه مغناطیسی زمین بر روی آن ناشی می شود. آلیاژهای مختلف فولاد هم می توانند مغناطیسی باشند. اولین و بزرگ ترین گام در ایجاد مواد آهنرباهای دایمی مؤثرتر در دهه ۱۹۳۰میلادی با ایجاد آهن رباهای آلیاژ آلنیکو برداشته شد.

این آهن رباها نامشان را از نمادهای شیمیایی عناصر سازنده آلیاژ یعنی آلومینیوم- نیکل- کبالت گرفته اند.

آهنرباهای غیر دائمی

آهنربای الکتریکی نوعی آهنربا است که در آن میدان مغناطیسی توسط جریان الکتریکی تولید می‌شود. زمانی که جریان قطع شود، میدان مغناطیسی ناپدید می‌شود.

یک آهنربای الکتریکی ساده را می‌توان با پیچیدن سیم به دور یک هسته آهنی نرم (مثل یک میخ بزرگ) ساخت.

قدرت آهن ربای الکتریکی به چه عواملی بستگی دارد

تعداد دور سیم پیچ

انواع آهنرباها از نظر شکل

اساس کار تمام آهنرباها یکسان است، اما به دلیل کاربرد در دستگاه‌های مختلف، آرایش و صنعت، آن را به اشکال و اندازه‌های گوناگون می‌سازند

آهنرباها از نظر شکل به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند که کارایی هر آهنربا به شکل آن بستگی دارد.

آهنربا میله ای: این آهنربا یکی از رایج‌ترین آهنرباها است که قدرت آهنربایی ضعیفی دارد چون قطب‌های این آهنربا کمترین مساحت را دارند. کاربرد بیشتر آن در قطب نماها و یخچال‌ها است.

آهنربا نعلی شکل: آهنرباهای میله‌ای که خم می‌شود آهنربای نعلی شکل تشکیل می‌دهد. قدرت این آهنرباها به گونه‌ای است که می‌توانند هر اشیایی را در هر سازی را بلند کنند، پس در صنعت از این آهنربا برای جا به جا کردن قطعات آهنی بزرگ استفاده می‌شود.

آهنربای کروی: این آهنربا با کاربرد های بازی و سرگرمی محبوبیت بسیاری در بین کودکان و بزرگسالان دارد وهمچنین در ساخت دستبند و گردنبند استفاده می‌شود.

آهنربای استوانه ای: با اینکه اندازه کوچکی دارد ولی قوی می‌باشد، در کل کاربرد این آهنربا در پزشکی است که پزشکان به وسیله‌ی آن بیماری اسکولیوز (انحراف و ناهنجاری در نخاع) را درمان می‌کنند.

آهنربای حلقوی: از حلقه‌های مغناطیسی تشکیل شده است و قدرت بالایی دارد که گاهی درپزشکی و همچنین در مدارس استفاده می‌شود.

چهار وسیله نام ببرید که در ساخت آن آهن ربا به کار رفته است / در چه وسایلی آهن ربا به کار رفته کلاس چهارم

همه ما در طول زندگی خود بارها با آهنرباها سر و کار داشته ایم، این شی مغناطیسی چه به صورت مستقیم و یا پنهان و در پشت صحنه نقش مهمی در زندگی روزمره ما ایفا می کند.

آهنرباها چه آن هایی که بسیار کوچک هستند و به سختی با چشم دیده می شوند و یا آن هایی که همچون هیولاهای صنعتی، بزرگ و غول پیکر به نظر می رسند در زمینه های مختلف صنعت، پزشکی، فناوری و زندگی روزمره کاربردهای زیادی دارند.

بسیاری از کامپیوترها برای ذخیره داده ها روی هارد دیسک از آهنربا استفاده می کنند. آهنربا در واقع جهت ماده مغناطیسی در بخش هایی از هارد دیسک که حاوی اطلاعات هستند را تغییر می دهد و بعدا کامپیوتر برای دریافت اطلاعات از روی هارد جهت هر بخش از ماده مغناطیسی را می خواند.

از آهنربا در بلندگوهای کوچک داخل کامپیوترها، تلویزیون و رادیوها نیز استفاده می شود و وظیفه اش تبدیل سیگنال های الکتریکی به ارتعاشات صدا می باشد.

تحقیق در مورد آهنربا

یکی از رایج ترین کاربردهای آهنربا نگه داشتن چیزهای کوچک و ساده در کنار هم است، مثلا به کمک آهنربا می توانیم لیست های خرید و گزارش کار روزانه خود یا دکورهای کوچک فانتزی به درب یخچال بچسبانیم.

نوار مغناطیسی پشت کارت های اعتباری، داده ها را به همان روشی که هارد کامپیوتر عمل می کند ذخیره می کنند.

آهنربا در بعضی تجهیزات پزشکی متداول مانند دستگاه های تصویربرداری با رزونانس مغناطیسی به کار رفته است.

دستگاه های MRI از میدان های مغناطیسی قدرتمند برای تولید سیگنال رادیویی رادار مانند از داخل بدن برای ایجاد تصویری شفاف و دقیق از استخوان ها، اندام ها یا سایر بافت ها استفاده می کنند.

آهنربای به کار رفته در MRI بسیار قوی و هزاران برابر قدرتمندتر از آهنرباهای معمولی استفاده شده در آشپزخانه ها می باشد.

چه عواملی باعث میشود قدرت جذب آهن ربا کم شود

اصولا آهنربا منبع ذخیره انرژی نیست بلکه تولید کننده میدان مغناطیسی است و قدرت این میدان مغناطیسی به مرور زمان، ولی با سرعت بسیار پایینی کاهش پیدا می‌کند.

البته برخی عوامل مانند قرار گرفتن تحت تاثیر میدان مغناطیسی خارجی، درجه حرارت و ضربه مکانیکی می‌تواند باعث افزایش سرعت تضعیف میدان آهنربا شود. همچنین سرعت کاهش قدرت مغناطیسی، به جنس آهنربا هم بستگی دارد و برخی انواع آهنربا مانند آهنربای نئودیمیوم، عمر بسیار بیشتری نسبت به آهنرباهای معمولی دارند.

آهنربای دائمی از تعداد زیادی ناحیه کوچک ساخته شده است که میدان تولیدی توسط آنها، تقریبا هم جهت است. میدان  مغناطیسی این نواحی کوچک با هم جمع شده و برآیند آنها، میدان مغناطیسی کلی آهنربا را می‌سازد.  پس برای از بین بردن خاصیت مغناطیسی آهنربا، باید چیدمان منظم این ناحیه‌های کوچک را از بین برد و آنها را تصادفی کرد تا به جای تقویت هم، همدیگر را ضعیف و خنثی کنند.

مهم‌ترین عواملی که خاصیت آهنربایی را ضعیف می‌کنند، گرما و ضربه هستند برای جلوگیری از ضعیف شدن آهنربا، باید از وارد شدن ضربه به آن جلوگیری شود. از قرار دادن آن در محل گرم خودداری کنیم و آهنربا را به صورت دوتایی به نحوی که قطب N هر یک در مجاورت قطب S دیگری قرار داشته باشد، نگهداری کنیم یا آن‌ها را به یک جسم آهنی بچسبانیم.

الف) ضربه زدن:

اگر به یک آهنربا ضربه های متوالی و مداوم وارد شود، خاصیت آهنربایی را کم می کند؛ چون لرزش آن باعث می شود نظم دو قطبی های مغناطیسی آهنربا از بین برود. البته این روش مناسب نیست و ممکن است آهنربا شکسته شود. همچنین به علت قوی بودن آهنرباها ، با ضربه زدن نمی توان خاصیت آهنربایی را به طور کامل از بین برد.

ب) گرما دادن:

اگر به آهنربایی گرما داده شود ، خاصیت مغناطیسی آهنربا کاهش می یابد؛ چون گرما جنبش مولکول ها را افزایش داده و نظم دو قطبی های مغناطیسی را از بین می برد. چنانچه آهنربا تا حد سرخ شدن گرم می شود. خاصیت مغناطیسی آهنربا از بین خواهد رفت

پ)تاثیر میدان مغناطیسی خارجی بر قدرت آهن ربا:

همانطور که گفتیم آهنربا از تعداد زیادی ناحیه مغناطیسی کوچک ساخته شده است که میدان مغناطیسی آنها تقریبا هم جهت است و جمع آنها، میدان کل آهنربا را تشکیل می‌دهد. هنگامی که یک آهنربا در میدان مغناطیسی خارجی قرار می‌گیرد، ممکن است میدان برخی از این نواحی کوچک چرخیده و در جهت مخالف با میدان اصلی آهنربا قرار بگیرد و به این صورت میدان کل آهنربا کاهش پیدا کند.

ساخت آهن ربا

آهنربا معمولاً به سه روش مالش، القا و الکتریکی ساخته می‌شود.

۱) مالش:

اگر میله فولادی را به وسیله یک آهنربا مالش دهیم میله خاصیت مغناطیسی پیدا کرده و آهنربا می‌شود. در این روش قطبی که در انتهای مسیر، مالش به وجود می‌آید مخالف قطب مالش دهنده است.

۲) القای مغناطیسی:

اگر یک سر آهنربای میله‌ای را به چند میخ آهنی کوچک نزدیک کنیم مشاهده می‌شود که میخ‌ها جذب آهن ربا شده و هر یک میخ می‌تواند میخ دیگری را جذب می‌کند. در واقع میخ اولی توسط آهن ربا به یک آهنربا تبدیل شده که توانسته است میخ دومی را جذب کند. به همین ترتیب میخ‌های بعدی نیز آهنربا شده‌اند. بدین ترتیب یک زنجیر مغناطیسی ساخته شده است. اگر آهنربای قوی‌تری داشته باشیم می‌توانیم زنجیر بلندتری بسازیم.

ایجاد خاصیت مغناطیسی در یک آهن توسط یک آهن ربا بدون تماس با آن را القای مغناطیسی می‌نامند.

آهن ربا ابتدا سنجاق یا یک ماده‌ی مغناطیسی را طوری به آهن ربا تبدیل می‌کند که قطب‌های ناهمنام آهنربا و سنجاق در مجاورت یکدیگر واقع شوند، در این حالت نیروی جاذبه مغناطیسی بین قطب‌های ناهمنام، باعث جذب سنجاق توسط آهنربا می‌شود.

۳) روش الکتریکی:

برای آن که یک آهنربای الکتریکی بسازیم، کافی است یک قطعه آهن را در داخل یک سیملوله که از چندین دور تشکیل شده قرار داده و جریان مستقیمی به مدت چند ثانیه از آن بگذرانیم، قطب آهنربایی که ایجاد می‌شود به جهت جریان از سیملوله بستگی دارد. اگر سیم پیچ را طوری دست خود بگیریم که چهار انگشت پیچیده شده در جهت جریان قرار گیرد، انگشت شست، قطب N را نشان می‌دهد.

شما به راحتی می توانید با پیچیدن سیم به دور یک میخ بزرگ از جنس آهن نرم و وصل کردن آن به باتری، آهنربای الکتریکی بسازید. اگر تعداد دور سیم‌ پیچ را زیاد کنید آهنربای قوی ‌تری خواهید داشت که اجسام را خیلی بیشتر جذب می کند.

چرا نباید آهنربا را نزدیک تلفن همراه یا کارت اعتباری قرار داد

شاید این سوال بسیاری از افراد باشد که آیا قراردادن تلفن همراه در کنار کارت بانکی به کارت های اعتباری آسیب وارد می کند ؟

کاربردهای آهنربا در زندگی روزمره ما متنوع و بسیار زیاد است اما زمانی که کارت شما در برابر امواج قرار گیرد نوار مغناطیسی چاپ شده روی آن است که به واسطه این امواج تحلیل می رود و دیگر قابل استفاده نخواهد بود. تاثیر واقعی مواد مغناطیسی بر کارت ها اعتباری و عابربانک به عوامل مختلفی بستگی دارد. نوع نوار مغناطیسی کارت، مدت قرار گیری کارت در معرض اشعه های مغناطیسی و از همه مهم تر فاصله ای که کارت شما با مواد منتشر کننده این امواج دارد در بررسی اثرات مخرب این امواج نقش دارند.

قدرت مغناطیسی نواری که روی کارت ها حک می شود اهمیت زیادی دارد. به صورت معمول در عابربانک و کارت های هدیه قدر این نوارها بیش تر است و برای از بین بردن آن ها نزدیک به ۴۰۰۰ گاوس نیرو نیاز داریم. (گاوس واحد اندازه گیری میدان مغناطیسی است)

این در حالی است که برای از بین بردن نوار یا تراشه مغناطیسی کارت های ساده تر مثل کارت های پرسنلی یا کارت اتاق های هتل نیروی بسیار کمتری در حدود ۳۰۰ گاوس کافی است.

برای این که قدرت کارت خود را تشخیص دهید به سادگی می توانید از روی اهمیت کارت این کار را انجام دهید. تراشه کارت هتل ها که ارزش مالی ندارند به رنگ قهوه ای متمایل تر است؛ در حالی که عابربانک و کارت های ATM تراشه مشکی رنگ دارند. هرچه قدر این تراشه قوی تر و تیره تر باشد تاثیر کم تری از وسایل مغناطیسی اطراف خود می پذیرد.

علاوه بر قدرت این نوار مغناطیسی مدت زمانی که کارت در برابر ابزار آهنربایی که امواج مغناطیسی ساطع می کنند نیز مهم است.

فاصله نیز اهمیت زیادی دارد. مثلا اگر عابربانک خود را به صورت مستقیم روی موبایلتان قرار دهید و مدت زمان زیادی طول بکشد احتمالا تراشه ها تحت تاثیر میدان بی اثر می شوند.

کارت های اعتباری که دارای یک نوار مغناطیسی هستند، باید در برابر میدان مغناطیسی معادل ۱۵۰۰ گاوس قرار گیرند تا تحت تاثیر باشند (آسیب ببینند) این در حالیست که میدان مغناطیسی تولید شده توسط موبایل ها بین ۲ تا ۱۰ میلی گاوس است که مقدار بسیار کمتری است.

میدان مغناطیسی موبایل ها به اندازه کافی قوی نیست که کارت های اعتباری شما را از بین ببرد.

تنها منبع میدان مغناطیسی در تلفن همراه شما، آهنربای بسیار کوچک و ضعیفی است که در قسمت اسپیکر و چیپ NFC استفاده می شود و به کارت های اعتباری شما آسیب نمی رساند.

جمع بندی مبحث «آهن‌ربا» 

۱)      خاصیّت آهن‌ربایی در قطب‌های آهن‌ربا، بیش‌تر است.

۲)      خاصیّت آهن‌ربایی در وسط آهن‌ربا از بقیّه‌ی قسمت‌های آن، کم‌تر است.

۳)      قطب‌های هم‌نام آهن‌ربا، یک‌دیگر را دفع و قطب‌های نا‌هم‌نام، یک‌دیگر را جذب می‌کنند.

۴)      به کمک آهن‌ربا که قطب‌های آن مشخّص است، هر دو قطب آهن‌ربای دیگر را می‌توان تشخیص داد.

۵)      برای ساختن آهن‌ربای الکتریکی باید یک میخ آهنی بزرگ، باتری و مقداری سیم روکش‌دار تهیّه کنیم.

۶)      آهن‌ربای الکتریکی، نوعی آهن‌ربای مصنوعی است که می‌توان به دلخواه، اثر آن را قطع و وصل کرد.

۷)      در یک آهن‌ربای الکتریکی، هر چه تعداد دورهای سیم‌پیچ و شدّت جریان بیش‌تر باشد، قدرت آهن‌ربایی بیش‌تر خواهد شد.

۸)      قطب‌نما و قبله‌نما، از آهن‌ربا ساخته شده‌اند.

۹)      از قطب‌نما برای تعیین جهت‌های جغرافیایی استفاده می‌کنند. هم‌چنین برای ناوبری در کشتی و هواپیما استفاده می‌شود.

دانستنی های جالب درباره آهن ربا

۱۰)  قطب شمال آهن‌ربا، به سمت شمال جغرافیایی و قطب جنوب آن، به سمت جنوب جغرافیایی قرار دارد.

۱۱)  در وسایلی مانند تلویزیون، موتور الکتریکی و درب یخچال، آهن‌ربا به‌کار رفته است.

۱۲)  آهن‌ربا بعضی از فلزات را جذب می‌کند.

۱۳)  آهن، نیکل، انواع فولاد و . . . جذب آهن‌ربا می‌شوند، ولی مس، طلا، نقره و . . . جذب آهن‌ربا نمی‌شوند.

۱۴)  اگر یک آهن‌ربا را به دو قسمت تقسیم کنیم، هر یک از قسمت‌های کوچک‌تر به تنهایی آهن‌ربا هستند و هر یک شامل قطب شمال و جنوب هستند.

۱۵)  موادی که جذب آهن‌ربا می‌شوند و خود قابل تبدیل شدن به آهن‌ربا هستند، «مواد مغناطیسی» نام دارند.

۱۶)  موادی که جذب آهن‌ربا نمی‌شوند و خود قابل تبدیل شدن به آهن‌ربا نیستند، «مواد غیرمغناطیسی» نام دارند.

۱۷)  کره‌ی زمین مانند یک آهن‌ربای تیغه‌ای می‌ماند که قطب شمال آن، در جنوب جغرافیایی کره‌ی زمین قرار دارد و قطب جنوب آن، در شمال جغرافیایی کره‌ی زمین قرار دارد.

۱۸)  خاصیت آهن‌ربایی در مقابل ضربه، گرما و گذشت زمان آسیب‌پذیر است.

ساخت کاردستی پنکه بدون باتری با آهن ربا

برای ساخت این پنکه نیازی به باتری نداریم ! با قرار دادن آهن ربا و ایجاد میدان مغناطیسی پنکه ما بدون نیاز به هیچگونه منبع تغذیه ای جریان هوا را جا به جا میکند.

برای بدنه پنکه به یک میله مقوایی نیاز داریم. آن را به میزان مناسب برش داده و سپس عمود بر صفحه نگهدارنده پنکه میچسبانیم. برای این مرحله میتوانید از چسب حرارتی استفاده کنید.

مغزی خودکار را خارج کرده و آن را داخل نی جایگذاری میکنیم. سپس از پروانه پلاستیکی استفاده کرده و قسمت مرکزی آن را به مغزی خودکار متصل میکنیم.

کاردستی با آهن ربا

این مرحله از ساخت کاردستی به مفتول سیم مسی نیاز داریم. مطابق تصور زیر مفتول را به صورت حلزونی میپیچانیم. سپس آن را به قسمت انتهایی مغزی خودکار متصل میکنیم.

در مرحله آخر از ساخت این کاردستی جذاب، آهن ربایی نسبتا بزرگ را برداشته و روی پایه نگهدارنده پنکه، زیر مفتول سیم مسی قرار میدهیم.

با قرار دادن آهن ربا در جای مذکور، در سیم مسی میدان مغناطیسی ایجاد شده و شروع به چرخش میکند و به طبع آن نیز پروانه میچرخد. بدین ترتیب پنکه ما بدون نیاز به هیچگونه منبع تغذیه ای جریان هوا را جا به جا میکند.

گردآوری: حیاط خلوت

♥ ♥ ♥ ♥ ♥ ♥ ♥ ♥ ♥ ♥ ♥ ♥ ♥ ♥ ♥ ♥ ♥ ♥ ♥ ♥ ♥

⇐ کلیک کنید: مشاهده مطالب جدید و داغ امروز ⇒

♥ ♥ ♥ ♥ ♥ ♥ ♥ ♥ ♥ ♥ ♥ ♥ ♥ ♥ ♥ ♥ ♥ ♥ ♥ ♥ ♥