آهنربا از چه ساخته شده است؟ آيا انرژي ربايش آن پايان ميپذيرد؟

پرسشگر: ايران- خراسان رضوي -گناباد - روستاي زيب

آهنربا جسمي است كه ميتواند آهن، نيكل و كبالت را به سوي خود بكشد. آهنرباي طبيعي اكسيدهاي دو ظرفيتي و سه ظرفيتي آهن(Fe2O3 , FeO) هستند. آهنرباهاي مصنوعي را از فولاد يا آميزهاي از فولاد با ديگر فلزها ميسازند. اين آهنرباها ميتوانند ويژگي آهنربايي خود را به طور گذرا بروز دهند يا آهنرباي هميشگي باشند. آهنرباهاي الكتريكي، با جريان پيدا كردن الكتريسيته آهنربا ميشوند و با پايان يافتن جريان برق، اين ويژگي را از دست ميدهند. همين ويژگي باعث شده است كه آنها كاربردهاي گوناگوني در صنعت و زندگي روزانه پيدا كنند.

بر پايهي پژوهشهايي كه هانس كريستيان ارستد، فيزيكدان دانماركي، در سال 1820 ميلادي انجام داد، هر جا بار الكتريكي جا به جا ميشود، ميدان مغناطيسي پديد ميآيد. براي مثال، هنگامي كه الكتريسيته در يك سيم جريان مييابد، گرداگرد آن سيم ميدان مغناطيسي به وجود ميآيد. از آنجا كه الكترونهاي همهي مواد همواره به دور هسته ميگردند، ميتوان نتيجه گرفت كه ميدان مغناطيسي در همهي مواد پديد ميآيد. اما فقط هنگامي كه الكترونهاي بسياري از اتمهاي موجود در يك ماده در يك جهت به دور هسته گردش كنند، اثر ميدانهاي مغناطيسي همهي آنها بر هم افزوده مي شود و آن جسم يك آهنرباي نيرومند ميشود.

يادآوري ميشود كه به طور معمول الكترونهاي يك اتم به گونهاي با هم جفت شدهاند كه ميدان مغناطيسي يكديگر را خنثي ميكنند. همين وضعيت نيز در مولكولهاي سازندهي مواد پيش ميآيد، زيرا اتمها با اشتراك گذاشتن الكترونها به هم پيوند ميشوند و مولكولها را پديد ميآورند. اما برخي مواد از اتمها و مولكولهايي درست شدهاند كه الكترونهاي جفت نشده دارند. شمار الكترونهاي جفت نشده در آهن، كبالت و نيكل به اندازهاي زياد است كه ميتوان از آنها نيرومندترين آهنرباها را ساخت. به دليل همين الكترونهاي جفت نشده است كه اين مواد بيش از مواد ديگر به سوي آهنربا كشيده ميشوند.

اما چرا هر آهني، آهنربا نيست؟ زيرا، به طور معمول همهي الكترونهاي جفت نشدهي يك قطعه آهن در يك جهت نميچرخند. اگر اين قطعه آهن را مدتي در كنار يك آهنرباي قوي بگزاريم، آن را بر آهنربا مالش دهيم يا جريان الكتريكي به آن وارد كنيم، الكترونهاي جفت نشدهي آن در يك جهت ميچرخند و آن قطعه آهن ويژگي آهنربايي پيدا ميكند. شما اين كار را با مالش دادن يك سوزن(احتياط) بر آهنربا ميتوانيد انجام دهيد.

در آهنربايهاي الكتريكي با قطع جريان برق ويژگي آهنربايي از دست ميرود. فرريتها، سراميكهاي سبكي كه در حافظهي رايانهها به كار ميروند، در كمتر از يك ميليونيم ثانيه ويژگي مغناطيسي خود را از دست ميدهند و باز مييابند. اما در آهنرباي هميشگي چرخش همجهت الكترونها پايدار است، مگر اين كه نيروي بيروني، مانند گرما يا ضربه بر آهنربا اثر گذارد. گذشت زمان نيز آرامآرام از نيروي آهنرباها ميكاهد.

منبع جزیره دانش به نقل از :
آقاي اسفنديار معتمدي متولد 1317 در لنجان اصفهان، نويسنده، مترجم، پژوهشگر تاريخ آموزش و پرورش ايران و از معلمان باسابقهي آموزش فيزيك است. ايشان از همكاران طرح نوين آموزش علوم در ايران هستند و تا كنون بيش از 50 كتاب براي دانشاموزان و معلمان تاليف يا ترجمه كردهاند.