آهن ربا ی دایمی
آهنربای دائم
به اختصار PM1 خوانده میشود و قطعهای از فولاد سخت و یا دیگر مواد
مغناطیسی است كه تحت اثر میدانهای شدید ، مغناطیس شده و این اثر را برای
مدت طولانی در خود حفظ میكنند. اثر آهنربایی اولین بار ، روی قطعههایی از
سنگ معدن آهن ، به نام آهنربای طبیعی یا معدنی در طبیعت مشاهده شد و دیدند
كه قطعات آهن را به خود جذب میكند.
بعدا
دریافتند كه چنانچه قطعه درازی از این سنگ آهن مغناطیسی معدن را ، بطور
معلق در هوا نگهدارند این قطعه دراز خود را در امتدادی قرار میدهد كه یك
انتهایش به طرف قطب شمال زمین قرار دارد و این انتهای میله آهن مغناطیس دار
را قطب شمال و سر دیگر آن را قطب جنوب نامیدند. چنین قطعه سنگ معدن آهن ،
آهنربای میلهای نامیده شد.
نظریه اول آهن ربایی
هر
آهنربا از تعدادی ذره آهنربایی تشكیل شده است. وقتی یك قطعه آهن ، آهنربا
نیست، ذرات آهنربایی بطور پراكنده و دلخواه داخل آن قرار دارند و وقتی ذرات
داخل آهن در امتدادی منظم قرار گیرند، اثرات مغناطیسی آنها باهم جمع شده و
آن آهن ، آهنربا میشود.
نظریه دوم آهن ربایی
خاصیت آهنربایی به الكترونها
وابسته است. الكترون دارای یك نیروی دوار در اطراف خود میباشد و وقتی
مدارهای الكترونها در امتداد میله آهن طوری قرار گیرند كه دایرههای نیرو
با یكدیگر جمع شوند، میله آهنی ، آهنربا میشود.
- مواد غیر مغناطیسی: از این مواد میتوان پلاستیك و میكا و عایقهای جریان الكتریكی را نام برد. در این مواد ، نفوذ پذیری مغناطیسی عددی ثابت است .
- مواد مغناطیسی: مواد مغناطیسی كه به مواد فرومغناطیسی نیز معروفند جزء گروه آهن به شمار میروند. مواد مغناطیسی خود به دو گروه تقسیم بندی میشوند:
- مواد فرومغناطیسی نرم:
- مواد فرومغناطیسی سخت:
كه از اینگونه مواد برای ساخت مغناطیس دائم استفاده میشود. این مواد در
اثر میدانهای شدید ، مغناطیس شده و این اثر را تا مدت طولانی خود حفظ
میكنند.
مواد
مغناطیسی برای مقاصد خاص نیز ساخته میشوند، بطوری كه طی سی سال گذشته چند
ماده مغناطیسی جدید ساخته شده كه مشخصات لازم برای ایجاد یك آهنربای دائم
خوب را دارا هستند. آهنربای دائم خوب ، از مادهای است كه تا حد امكان شار
باقیمانده (یا چگالی شار باقیمانده) بزرگی داشته باشند. عمده این مواد
فریتها (مواد مغناطیسی سرامیكی) و مواد مغناطیسی خاك كمیاب هستند.
انواع آهن ربای دائم
سه نوع آهنربای دائم كه دارای كاربرد فراوان هستند به شرح زیرند:
آهنربای آلنیكو
آلنیكو از ابتدای نام سه عنصر آلومینیوم ، نیكل و كبالت
گرفته شده است. این آلیاژ كه عمدتا از فلزات آهن و آلومینیوم و نیكل و
كبالت ساخته میشود، قابلیت پذیرش نیروی مغناطیسی بالایی و به منظور ساختن
آهنربای دائم بلندگوها و لامپهایی با حوزه مغناطیسی و در سروموتورهای DC2 پیشرفته استفاده میشود.
معمولا
در آخر اسم "آلنیكو" حرفی اضافه میگردد كه مشخص كننده قدرت آهنربا است.
فرضا "آلنیكوv" قویترین آهنربای دائم نسبت به "آلنیكوها" است و معمولا
آهنربای "آلنیكو" را به صورت طولی مغناطیس میكنند و سپس مورد استفاده قرار
میدهند. منظور از مغناطیس كردن طولی این است كه دو قطب S و N در طول جسم
قرار میگیرند.
آهن ربای فریت
این
آهنربا را آهنربای سرامیك نیز مینامند. این آهنربای دائم از تركیب مواد
ذوب شده نوعی چینی و پودر ماده مغناطیسی ساخته میشود. این آهنربا چون پودر
پس ماند مغناطیسی و نیروی خنثی كننده زیادی دارد، آن را به صورت عرضی
مغناطیسی میكنند. منظور از مغناطیس كردن عرضی ، قرار گرفتن دو قطب S و N
در عرض جسم است و چون چگالی شار (B) این آهنربای دائم كم است برای جبران
چگالی شار زیاد، آن را دراز می سازند.
چون هزینه ساخت این آهنربا كم
بوده و مواد اولیه آن به ارزانی قابل تهیه است، بطور گسترده مورد استفاده
قرار میگیرد. نامگذاری آهنربای فریت با توجه به نوع عنصری كه در ساخت
آهنربا از آن استفاده شده است صورت میگیرد. مثل فریت استرونیتام و یا فریت
باریم.
آهن ربای سارماریوم - كبالت
عنصر اصلی این آهنربای دائم عنصر ساماریوم
با علامت اختصاری Sm و عدد اتمی 62 است. چون این آهنربای كمیاب (به دلیل
عنصر تشكیل دهنده كمیاب ساماریوم) دارای پس ماند مغناطیسی و خنثی كننده
خیلی زیادی است، به همین دلیل میتواند شدتی به مراتب بزرگتر از آهنربای
دائم معمولی داشته باشد. به عنوان مثال در یك طول و مساحت برابر ، چگالی
شار (B) این آهنربا دو برابر آهنربای سرامیك است.
هزینه تولید این
آهنرباش قابل ملاحظه است و به همین دلیل آن را كم قطر میسازند. چون شدت
مغناطیسی این آهنربا بالا است، لذا از چنین آهنربایی كه در ابعاد كوچك و
وزن كمتر شدت مغناطیسی خوبی دارد در ساعتهای الكترونیكی و لامپهای ماگنترون
و تجهیزات نظامی و سروموتورها هواپیما استفاده میكنند. به این ترتیب روز
به روز دامنه كاربرد این آهنربا رو به افزایش است.