یک آهنربای دائمی و یک آهنربای الکتریکی از دور یکسان به نظر می رسند.
در اولین روزهای کشف الکترومغناطیس، افرادی مانند آندره ماری آمپر و هانس کریستین اورستد آموختند که جریان الکتریسیته ای که از یک سیم عبور می کند، میدان مغناطیسی در اطراف آن ایجاد می کند. اگر در مورد این تاریخ بخوانید، صحبت های زیادی در مورد جریان عبوری در طول یک سیم مستقیم وجود دارد و اینکه چگونه میدان مغناطیسی باعث حرکت سوزن قطب نما می شود. در ساخت یک آهنربای الکتریکی، ما یک سیم پیچیده شده به دور یک محور فولادی را به جای یک طول مستقیم سیم در نظر می گیریم، اما ایده همان است: در حالی که جریان از سیم پیچ می گذرد، سیم پیچ از بیرون شبیه یک آهنربا عمل می کند. از نظر تئوری، شما می توانید یک آهنربای دائمی و یک آهنربای الکتریکی داشته باشید که یک میدان مغناطیسی مشابه تولید می کنند. با اندازه گیری از فاصله کوتاه، نمی توانید آنها را از هم تشخیص دهید.
چگونه یک الکترومگنت بسازیم؟
1) از یک هسته فولادی استفاده کنید:
ما از یک تکه پیچ آهنی به طول 1 اینچ به عنوان هسته برای پیچیدن سیم به اطراف آن استفاده می کنیم. سیم پیچ بدون هسته آهنی میدان مغناطیسی ایجاد می کند، اما این میدان به اندازه سیم پیچ با هسته آهنی قوی نخواهد بود. مواد آهنی فرومغناطیسی کمک می کنند تا میدان مغناطیسی را در جایی که به آن نیاز داریم متمرکز کنیم.
2) سیم را چند بار دور هسته بپیچید:
در مثالی که در اینجا نشان داده شده است، ما سیم را 100 دور به دور هسته چرخانده ایم، سپس 200 چرخش را امتحان کردیم تا ببینیم تعداد دور سیم چه تاثیری بر قدرت مغناطیسی دارد. با اضافه کردن سیم، چرخش بیشتر سیم به ما قدرت بیشتری می دهد. با این حال، بازدهی کاهش یافته است، زیرا پیچ های اضافی دورتر و دورتر از هسته فولادی ما ایجاد شده اند.
3) جریان برق را از سیم عبور دهید:
برای اینکه همه چیز ساده و ایمن باشد، از یک باتری 1.5 ولتی سایز AA برای تامین برق استفاده کرده ام. منابع دیگر ممکن است قدرت بیشتری ارائه دهند، اما این جریان الکتریکی در همه جا موجود است و تولید آن آسان و ارزان است. همچنین بسیار ایمن تر از منبع تغذیه های مختلفی است که در بازار وجود دارد. برای پروژه ای که اغلب برای بچه ها و دانش آموزان بازسازی می شود، اجازه دهید از برق گرفتگی جدی جلوگیری کنیم.
مگنت وایر(سیم مگنت) چیست؟ چرا ما به این نوع سیم نیاز داریم؟
سیم مگنت آهنربا نیست. از نئودیمیوم ساخته نشده است و به یخچال نمی چسبد. سیم مگنت به فولاد نمی چسبد. این یک نوع خاص از سیم مسی است که دارای یک لایه بسیار نازک عایق است. آیا برای ساخت آهنربای الکتریکی باید از سیم مگنت استفاده کرد؟ نه، شما می توانید تقریباً از هر سیم عایق استفاده کنید. چرا به جای سیم معمولی از سیم مگنت استفاده کنیم؟ سیم مگنت برای چیزهایی استفاده می شود که در آن به آهنرباهای الکترومغناطیس یا مواد مشابه الکترومغناطیس نیاز دارید. به داخل ترانسفورماتورها، موتورهای الکتریکی یا هارد دیسک نگاه کنید، متوجه خواهید شد که سیم پیچی سیم ها همگی از سیم مگنت استفاده می کنند. چرا این جنس را انتخاب کردند؟
سیم مگنت به شما امکان می دهد سیم بیشتری را در فضای کمتری قرار دهید. بیایید تفاوت بین سیم معمولی و سیم آهنربا را با هم مقایسه کنیم:
سیم معمولی دارای سیم مسی رشته ای است که چندین رشته سیم نازک تر به هم پیچیده شده است که با عایق نسبتاً ضخیم پیچیده شده است. سیم مگنت سیم تک هسته ای است (سیم قرمز در تصویر بالا) و دارای یک پوشش عایق بسیار نازک است که بیشتر شبیه لاک است. خواص سیم معمولی برای کابل های برقی که در اطراف می بینیم عالی است. به سیم استفاده شده روی هدفون خود فکر کنید: انعطاف پذیر و بادوام است. سیم های مسی رشته شده در داخل می توانند بدون شکستن مس به اطراف خم شوند. عایق ضخیم تر سخت است و در برابر بریدگی با سایش معمولی مقاومت می کند و از اتصال کوتاه جلوگیری می کند. سیم مگنت در این موارد چندان خوب نیست. قطعا سیم خوبی برای ساخت هدفون نیست! آنقدرها انعطاف پذیر نیست و عایق آن خیلی ضخیم نیست. با این حال، برای کاربردهای مغناطیسی، شما باید تا آنجا که می توانید سیم را به هسته فولادی نزدیک کنید. اگر از سیم معمولی با عایق ضخیم تر استفاده کنیم، متوجه می شویم که لایه های بیرونی دورتر از هسته هستند و چندان مؤثر نیستند. از آنجایی که سیم مگنت یک بار در جای خود پیچیده می شود و دیگر جابجا نمی شود، عایق نازک تر نیازی به دوام ندارد. عایق نازک در اینجا مشکلی ایجاد نخواهد کرد.