سوالات متداول درباره ی آهنرباها (4)

قطب های مغناطیسی چیست اند؟
قطب های مغناطیسی سطح هایی هایی هستند که از آنها خطوط شار مغناطیسی نشات می گیرد و مجدداً به آهنربا بازمی گردد.

تعاریف استاندارد و صنعتی قطب های شمال و جنوب چیست؟
قطب شمال آهنربا قطبی است که اگر آهنربا در حالت آزاد قرار بگیرد به سمت قطب شمال زمین می ایستد و قطب جنوب نیز به همین شکل است.

خطوط میدان یک آهنربا چگونه رفتار می کنند؟
خطوط میدان به صورت 3 بعدی در اطراف هر آهنربا وجود دارند که در شکل زیر آنها را حول یک آهنربای میله ای می بینیم.

قطب های هم نام دفع و قطب های ناهم نام یکدیگر را جذب می کنند. زمانی که قطب های ناهم نام دو آهنربا به هم نزدیک شوند،

خطوط میدان این قطب ها با یکدیگر جفت می شوند و به سمت همدیگر کشیده می شوند.

 و زمانی که قطب های هم نام دو آهنربا به هم نزدیک شوند، خطوط میدان دو آهنربا یکدیگر را به عقب می رانند و دو مگنت از هم دفع می شوند.

آهنرباها به چند دسته ی اصلی تقسیم می شوند؟
در کل 3 نوع آهنربا وجود دارد:
•    آهنربای دایم
•    اهنربای موقت
•    الکترو مگنت
آهنرباهای دایم، میدان مغناطیسی را بدون حضور یک منبع خارجی مغناطیسی یا میدان الکتریکی، از خود ساطع می کنند. آهنرباهای موقت تا زمانی که یک منبع میدان مغناطیسی در مجاورت آنها باشد، از خود خاصیت مغناطیسی نشان می دهند. و با برداشتن این منبع خارجی خاصیت خود را از دست می دهند. الکترو مگنت ها نیز به جریان برق یعنی میدان الکتریکی برای آهنربا شدن نیاز دارند. در واقع الکترو مگنت خود نیز یک آهنربای موقت است.
انواع مختلفی از آهنرباهای دایم وجود دارد که هر یک خصوصیات منحصر به فرد خود را دارد. هر خانواده از آهنرباهای دایم، دارای گرید های متفاوتی هستند اما پایه و اساس آلیاژی ثابتی دارند.

آهنرباهای عناصر خاکی به چه معناست؟
این نوع از آهنرباها توسط عناصر خاکی کمیاب ساخته می شوند. معروفترین این نوع از آهنرباها نیودیمیوم-آهن-برم  و ساماریوم کبالت هستند.

کدام نوع آهنربا قوی ترین نوع است؟
قویترین آهنرباهای امروزی انواع آهنرباهای عناصر زمینی هستند. در بین آهنرباها، نیودیمیوم قویترین نوع است. با این حال در دماهای بالا ( حدود 150 درجه سانتیگراد و بالاتر تا حدود 300 درجه) آهنربای ساماریوم کبالت گزینه ی بهتری است و قدرت بهتری از خود به نمایش می گذارد.

جهت گرایش درباره ی آهنرباها به چه معناست؟
اغلب آهنرباهای پیشرفته ی امروزی دارای یک رگه ی خاصی هستند که به این معناست مگنت شدن در راستای این رگه بیشترین بازده را خواهد داشت. یعنی مگنت شدن در این راستا خاصیت مغناطیسی بیشینه را باعث می شود. به این راستا، “جهت گرایش” گفته می شود که  محور آسان یا محور مگنت نیز نامیده می شوند.

آهنرباهایی که درای جهت گرایش نیستند (عمدتاً تحت عنوان آهنرباهای ایزوتروپیک شناخته می شوند) به وضوح از آهنرباهای دارای جهت گرایش ضعیف تر هستند. آنها می توانند در هر جهتی مغناطیده شوند. آهنرباهای دارای جهت گرایش را به نام آنیزیتروپیک نیز میشناسند که در هر راستایی قابلیت مغناطیده شدن ندارند.

آهنرباها چگونه درجه بندی می شوند؟
آهنرباها توسط 3 خصوصیت اصلی، تعریف و شناخته می شوند که عبارت است از:
•    پسماند مغناطیسی( القای باقیمانده) که به اختصار با Br نمایش داده می شود و با واحد گاوس اندازه گیری می شود. این یک نشانه از این است که یک آهنربا تا چه حد قدرت دارد.
•    نیروی بازدارندگی که به اختصار با Hc نمایش داده می شود و با واحد اورستد اندازه گیری می شود. این معیاری است که نشان می دهد یک آهنربا تا چه اندازه دز مقابل دی مغناطیده شدن از خود مقاومت نشان می دهد.
•    بیشترین انرژی تولیدی که به اختصار با BHmax نمایش داده می شود و با واحد گاوس-اورستد اندازه گیری می شود. این معیاری است که مشخص می کند چه حجمی از مواد مغناطیسی لازم است تا شار مغناطیسی مشخصی را تولید کند.

مشخصات آهنرباهایی که عمدتاً بیشترین مصرف را دارند چیست؟
در این قسمت 3 مورد از مهمترین خصوصیات رایج ترین گریدهای آهنربایی تشریح شده است:

چگونه می توان از این اطلاعات استفاده کرد؟
با داشتن سایز و گرید یک مگنت می توان دریافت که در فاصله ای مشخص چه مقدار شار مغناطیسی تولید می کند و یا می توان قدرت آن آهنربا را با سایر آهنرباها مقایسه کرد.

مثال:
دو آهنربای هم سایز در 2 نوع نیودیمیوم 35 و سرامیکی نوع 5 در یک فاصله ی مشخص تا چه میزان اختلاف حضور شار مغناطیسی دارند؟ در درجه اول باید Br این دو نوع آهنربا را بر هم تقسیم کرد. (3.1 =12300/3950) این نشان می دهد که آهنرباهای نیودیمیوم 35 تا 3.1 برابر آهنرباهای سرامیکی نوع 5 هم سایزش در یک فاصله ی مشخص، قدرت دارد.
با توجه به داشتن شار مغناطیسی مشخصی در یک فاصله ی خاص ازآهنربا نیاز داریم، می توان با داشتن همین اطلاعات سایرآهنرباها را نیز با همدیگر مقایسه کرد.
 مثال:
چه حجمی از آهنربای سرامیکی 5 نیاز داریم تا با آن بتوانیم شار مغناطیسی به اندازه ی یک آهنربای نیودیمیوم 35 را تولید کرد؟ برای پاسخ به این سوال ابتدا BHmax آهنربای نیو35 را به BHmax سرامیک 5 تقسیم می کنیم ( 35/3.6) که مقدار 9/7 را به دست می دهد. این یعنی اگر سایز مشخصی از یک آهرنبای نیودیمیوم 35 در یک فاصله-ی مشخصی، شار خاصی را تولید می کند؛ برای گرفتن چنین شار مغناطیسی از آهنربای سرامیکی5 باید سایز آن را 9/7 برابر بیشتر از نیو35 تولید کرد.