کاوش در مغناطیسها: درک تنوع و ویژگیهای آنها
مغناطیسها دور و بر ما هستند و در بسیاری از کاربردها و فناوریهای مختلف استفاده میشوند. این مقاله بر روی مبانی مغناطیسها تمرکز دارد، شامل انواع مختلف و کارکرد آنها.
مفهوم مغناطیس
مغناطیس یک جسم است که میدان مغناطیسی تولید میکند و مغناطیسهای دیگر را جذب میکند. دو روش اصلی برای طبقهبندی آنها وجود دارد: بر اساس ترکیبشان یا بر اساس اینکه چقدر میتوان آنها را به سادگی به مغناطیس تبدیل کرد (خواص مغناطیسی آنها). هر ماده دارای مغناطیسهای کوچکی درون خود است که از چرخش الکترونهای اتمهای آن ناشی میشود؛ گاهی اوقات این مغناطیسهای کوچک به اندازهای با هم هماهنگ میشوند که برخی از مواد به نظر میآیند مثل یک مغناطیس بزرگ، نه بسیاری از مغناطیسهای کوچک!
مغناطیسهای دائمی
دائمی مغناطیس جهت نگهداری مغناطیس بودن برای مدت زمان طولانی ساخته شدهاند. آنها از فلزات آهن، نیکل یا کبالت یا ترکیباتی از این فلزات مثل آلیاژها ساخته شدهاند. شاید مغناطیسهای دائمی را در بلندگوها و موتورها دیده باشید، اما آنها همچنین در جاهای دیگری مانند دروازههای یخچال که به دلیل وجود یک نوار مغناطیسی در لبه داخلی، بسته میشوند، نیز یافت میشوند. یک بلندگو با عبور جریان الکتریکی از سیمهای پیچیده شده دور آن کار میکند؛ این کار میدانهای مغناطیسی ایجاد میکند که با میدانهای مغناطیسی ایجاد شده توسط قسمت دیگری به نام کُلِه صدا تعامل میکند - وقتی این دو مجموعه به هم جذب یا دفع میشوند، موجهای صوتی تولید میشوند! یک موتور از هر دو نوع مغناطیس دائمی و المانهای مغناطیسی برای ایجاد نیروی چرخشی استفاده میکند که باعث چرخش اشیاء میشود.
الکترومغناطیس
یک مغناطیس الکتریکی فقط زمانی کار میکند که جریان برق از آن عبور کند. هرچه تعداد پیچهای سیم دور مغناطیس الکتریکی بیشتر باشد، قدرت جذب آن قویتر خواهد بود - اما اگر جریان زیادی عبور کند، هیچ جریانی برای استفاده باقی نخواهد ماند! مغناطیسهای الکتریکی در بسیاری از دستگاههای الکتریکی مثل موتورها و تولیدکنندههای برق (ژنراتورها) استفاده میشوند چرا که میتوانند به سرعت روشن یا خاموش شوند بسته به اینکه شما میخواهید چه کاری انجام دهند. برای مثال: در یک موتور برقی، روتر (محور چرخان) چرخش میکند زیرا اطراف آن ضربههایی از سیمپیچ وجود دارد که وقتی انرژی میگیرند مغناطیس میشوند؛ در حالی که در ژنراتور این فرآیند معکوس میشود و منجر به تولید سطح انرژی بالاتر میشود.
مغناطیس موقت
یک مغناطیس موقت، مادهای است که در حضور یک مغناطیس دیگر مغناطیسی پیدا میکند، اما وقتی از میدان مغناطیسی خارج میشود، مغناطیسیت را از دست میدهد. نمونههایی از این نوع مغناطیس شامل آهن نرم و فولاد هستند؛ این مواد در سرها و حسگرهای دستگاههای ذخیرهسازی مغناطیسی مانند تئیپها استفاده میشوند. تئیپها از مغناطیسهای موقت برای ثبت و خواندن اطلاعات استفاده میکنند؛ در حالی که حسگرها تغییرات در میدانهای مغناطیسی را با استفاده از مغناطیسهای موقت تشخیص میدهند.
مغناطیسها بر اساس شکل طبقهبندی میشوند
مغناطیسها دارای انواع مختلفی از شکلها هستند – مغناطیسهای شمعی، حذفی یا دیسکی همه ویژگیهای خاصی دارند که آنها را برای کاربردهای مختلف مفید میکند. به عنوان مثال: کمپاسها به میدانهای مغناطیسی قوی نیاز دارند، بنابراین معمولاً از مغناطیسهای شکل حذفی به جای شکل شمعی استفاده میکنند. مغناطیسهای شمعی برای آموزش مناسب هستند زیرا ساده برای درک و آسان برای دستکاری هستند.
کاربردهای مغناطیس
مغناطیسها در بسیاری از چیزهای مختلف و در حوزههای مختلف نیز استفاده میشوند! آنها میتوانند انرژی الکتریکی را به مکانیکی (موتورها) یا بالعکس (ژنراتورها) تبدیل کنند. در تصویربرداری پزشکی، دستگاههای اسکن MRI از میدانهای مغناطیسی قوی، موجهای رادیویی و کامپیوترها برای ساختن عکسهای جزئی داخل بدن شما استفاده میکنند – شبیه به گرفتن عکس با نور نامرئی است! مغناطیسها همچنین کاربردهای گستردهای در ذخیرهسازی دادهها، فناوری ارتباطات، حفاظت محیط زیست و غیره دارند.
پیشرفتهایی در فناوری مغناطیس به صورت مداوم اتفاق میافتد و این موضوع منجر به گسترش نوآوریها در حوزههای مختلف شده است؛ برای مثال، پیشرفتهای دستیابی در علوم مواد و روشهای تولید ممکن است منجر به تولید مغناطیسهای قویتر شود که میتوانند در تولید انرژی تجدیدپذیر مثل توربینهای بادی یا محاسبات کوانتومی و غیره استفاده شوند. علاوه بر این، به دلیل پیشرفت هوش مصنوعی و نانوفناوری، انتظار میرود که کاربردهای بیشتری از فناوری مغناطیس در حوزههای مеж프로그شی، مانند سیستمهای لوازم مغناطیسی هوشمند یا مواد نانومغناطیسی، به وجود بیایند.
هیچ کلمهای نمیتواند توضیح دهد چقدر مغناطیسها در جامعه امروز ما مهم هستند؛ آنها از موتورهای برق تا دستگاههای تصویربرداری پزشکی استفاده میشوند. این مقاله قصد دارد با ارائه اطلاعات درباره انواع مختلف یا دستهبندیهای مغناطیسها و کاربردهای آنها، شما را آشنایی دهد به طوری که وقتی بعداً با یکی از آنها روبرو شدید، وقت خود را صرف بررسی دقیق آن کنید. ما امیدواریم که در زمینه فناوریهای مغناطیسی، توسعه و کشف بیشتری در آینده اتفاق بیفتد.