كيفية صنع مغناطيسات قوية للغاية

يتم سرد جميع الطرق الممكنة لصنع مغناطيس دائم في دفتر الطالب لجوزيف هنري ، والذي يتم الاحتفاظ به في جامعة برينستون. هنري ، الفيزيائي الأمريكي من القرن الثامن عشر ، معروف - مع مايكل فاراداي - باسم أب التكنولوجيا الكهربائية ، لذا فليس من المستغرب أن تستخدم إحدى الطرق التي يصفها كهرباء. اتضح أنه إذا كان لديك النوع الصحيح من القضيب المعدني وطاقة كهربائية كافية ، فإن الحث الكهرومغناطيسي يمكن أن يحول القضيب إلى مغناطيس دائم قوي. مدى قوة؟ بالتأكيد أقوى من مغناطيس الثلاجة.

المغناطيسية والكهرباء ليسا مرتبطين فقط ، فهما وجهان لعملة واحدة ، وكان ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي ، التي اكتشفها هنري وفاراداي بشكل مستقل ، والتي أدت إلى ذلك ادراك. الإلكترونات لها دوران ، مما يعطي كل ذرة مجالًا مغناطيسيًا صغيرًا. من الممكن حث الإلكترونات الموجودة داخل معادن معينة على الدوران في نفس الاتجاه ، وهذا يعطي الخصائص المغناطيسية للمعدن. قائمة المعادن التي تفعل ذلك ليست طويلة ، ولكن الحديد هو واحد منها ، ولأن الفولاذ مصنوع من الحديد ، فيمكن أيضًا أن يكون ممغنطًا.

من بين الطرق التي يذكرها هنري لتحويل قضيب حديد أو صلب عادي إلى مغناطيس:

• افرك القضيب بقطعة معدنية ممغنطة بالفعل.
  
• افرك القضيب بمغناطيسين ، مع رسم القطب الشمالي لمغناطيس واحد من مركز القضيب إلى أحد طرفيه بينما ترسم القطب الجنوبي للمغناطيس الآخر في الاتجاه المعاكس.
  
• علق الشريط عموديًا واضربه بشكل متكرر بمطرقة. يكون تأثير المغنطة أقوى إذا قمت بتسخين القضيب.
  
• إحداث مجال مغناطيسي بتيار كهربائي.

النتيجة النهائية لكل طريقة هي حث الإلكترونات الموجودة في القضيب على الدوران في نفس الاتجاه. نظرًا لأن الكهرباء مصنوعة من الإلكترونات ، فمن الافتراض الجيد أن الطريقة الأخيرة هي الأكثر كفاءة.

أنت بحاجة إلى قضيب مصنوع من الفولاذ أو الحديد أو بعض المواد الأخرى التي يمكن مغنطتها. (تلميح: لا يوجد العديد من الخيارات الأخرى.) مسمار فولاذي 10d أو أكبر مثالي. إذا لم تكن متأكدًا من أنه صلب ، فاستخدم مغناطيسًا صغيرًا لاختباره. تحتاج أيضًا إلى قدم أو قدمين من الأسلاك النحاسية المعزولة ومصدر طاقة ، مثل بطارية D-cell أو محول جهد منخفض يمكنك توصيله بمأخذ. إذا اخترت محولًا ، فتأكد من أنه يحتوي على محطات يمكنك توصيل الأسلاك بها.

لجذب الظفر ، لف السلك حوله ، وشكل أكبر عدد ممكن من الملفات. لا بأس من تداخل السلك فوق الملفات التي جرحتها بالفعل. تزداد قوة المجال الاستقرائي - ومغناطيسك - كلما زادت عدد الملفات ، لذا كن كريمًا. اترك أطراف الأسلاك خالية ، وانزع شبرًا واحدًا من العزل حتى تتمكن من توصيلها بمصدر الطاقة.

قم بتوصيل الأسلاك بمصدر الطاقة وتشغيل الطاقة. اترك الطاقة في وضع التشغيل لمدة دقيقة أو نحو ذلك ثم قم بإيقاف تشغيلها. اختبر الظفر عن طريق وضعه فوق بعض برادة الحديد. يجب أن تكون ممغنطة الآن وتجذب الإيداعات ، حتى عند انقطاع التيار الكهربائي.

يمكنك زيادة قوة المغناطيس عن طريق زيادة عدد الملفات. على سبيل المثال ، إذا قمت بمضاعفة عدد الملفات ، فإنك تضاعف قوة المجال الاستقرائي. ومع ذلك ، عندما تقوم بزيادة طول السلك للقيام بذلك ، فإنك تزيد المقاومة الكهربائية ، مما يقلل من كمية التيار المتدفق عبر السلك. بما أن التيار ، وهو حركة الإلكترونات ، يخلق المجال ، فإن القدرة الاستقرائية تنخفض. قم بتعويض هذا الفقد الحالي عن طريق زيادة الجهد ، إما عن طريق تغيير الإعداد على المحول أو باستخدام بطارية أكبر.

• تأكد من إبقاء الجهد ضمن حدود آمنة. أنت لا تريد أن تصعق نفسك بالكهرباء ، ولا تريد إنشاء مغناطيس يلتصق بالثلاجة بشكل دائم.