Πώς να φτιάξετε εξαιρετικά ισχυρούς μόνιμους μαγνήτες

Όλοι οι πιθανοί τρόποι δημιουργίας μόνιμου μαγνήτη αναφέρονται στο φοιτητικό σημειωματάριο του Joseph Henry, το οποίο φυλάσσεται στο Πανεπιστήμιο του Princeton. Ο Χένρι, ο Αμερικανός φυσικός του 18ου αιώνα, είναι γνωστός - μαζί με τον Μιχαήλ Φαραντάι - ως πατέρας της ηλεκτρικής τεχνολογίας, οπότε δεν αποτελεί έκπληξη ότι μία από τις μεθόδους που περιγράφει χρησιμοποιεί ηλεκτρική ενέργεια. Αποδεικνύεται ότι εάν έχετε τον σωστό τύπο μεταλλικής ράβδου και αρκετή ηλεκτρική ισχύ, η ηλεκτρομαγνητική επαγωγή μπορεί να μετατρέψει τη ράβδο σε έναν ισχυρό μόνιμο μαγνήτη. Πόσο ισχυρό; Σίγουρα ισχυρότερο από έναν ψυγείο μαγνήτη

Ο μαγνητισμός και ο ηλεκτρισμός δεν σχετίζονται μόνο, είναι δύο όψεις του ίδιου νομίσματος, και ήταν το φαινόμενο ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, που ανακαλύφθηκε ανεξάρτητα από τους Henry και Faraday, που οδήγησε σε αυτό πραγματοποίηση. Τα ηλεκτρόνια έχουν περιστροφή, το οποίο δίνει σε κάθε άτομο ένα μικρό μαγνητικό πεδίο. Είναι δυνατόν να προκαλέσουμε τα ηλεκτρόνια μέσα σε ορισμένα μέταλλα να περιστρέφονται προς την ίδια κατεύθυνση, και αυτό δίνει τις μεταλλικές μαγνητικές ιδιότητες Ο κατάλογος των μετάλλων που το κάνει αυτό δεν είναι μακρύς, αλλά ο σίδηρος είναι ένας από αυτούς και, επειδή ο χάλυβας είναι κατασκευασμένος από σίδηρο, μπορεί επίσης να μαγνητιστεί.

Μεταξύ των μεθόδων που αναφέρει ο Χένρι για τη μετατροπή μιας συνηθισμένης ράβδου σιδήρου ή χάλυβα σε μαγνήτη είναι:

• Τρίψτε τη ράβδο με ένα κομμάτι μετάλλου που είναι ήδη μαγνητισμένο.
  
• Τρίψτε τη ράβδο με δύο μαγνήτες, τραβώντας τον βόρειο πόλο ενός μαγνήτη από το κέντρο της ράβδου στο ένα άκρο ενώ σχεδιάζετε το νότιο πόλο του άλλου μαγνήτη προς την αντίθετη κατεύθυνση.
  
• Κρεμάστε τη γραμμή κάθετα και χτυπήστε την επανειλημμένα με ένα σφυρί. Το μαγνητιστικό αποτέλεσμα είναι ισχυρότερο εάν θερμάνετε τη ράβδο.
  
• Προκαλέστε μαγνητικό πεδίο με ηλεκτρικό ρεύμα.

Το τελικό αποτέλεσμα κάθε μεθόδου είναι να προκληθεί η περιστροφή των ηλεκτρονίων στη ράβδο προς την ίδια κατεύθυνση. Δεδομένου ότι ο ηλεκτρισμός είναι κατασκευασμένος από ηλεκτρόνια, είναι καλή υπόθεση ότι η τελευταία μέθοδος είναι η πιο αποτελεσματική.

Χρειάζεστε μια ράβδο από χάλυβα, σίδερο ή κάποιο άλλο υλικό που μπορεί να μαγνητιστεί. (Συμβουλή: Δεν υπάρχουν πολλές άλλες επιλογές.) Ένα χαλύβδινο καρφί 10d ή μεγαλύτερο είναι τέλειο. Εάν δεν είστε σίγουροι ότι είναι χάλυβας, χρησιμοποιήστε έναν μικρό μαγνήτη για να το δοκιμάσετε. Χρειάζεστε επίσης ένα ή δύο πόδια από μονωμένο καλώδιο χαλκού και μια πηγή τροφοδοσίας, όπως μια μπαταρία D-cell ή έναν μετασχηματιστή χαμηλής τάσης που μπορείτε να συνδέσετε σε μια πρίζα. Εάν επιλέξετε μετασχηματιστή, βεβαιωθείτε ότι διαθέτει ακροδέκτες στους οποίους μπορείτε να συνδέσετε καλώδια.

Για να μαγνητίσετε το νύχι, τυλίξτε το σύρμα γύρω του, σχηματίζοντας όσο το δυνατόν περισσότερα πηνία. Είναι ωραίο να επικαλύπτετε το καλώδιο πάνω από πηνία που έχετε ήδη τυλίξει. Η δύναμη του επαγωγικού πεδίου - και ο μαγνήτης σας - αυξάνεται καθώς αυξάνετε τον αριθμό των πηνίων, γι 'αυτό να είστε γενναιόδωροι. Αφήστε τα άκρα των καλωδίων ελεύθερα και αφαιρέστε μια ίντσα μόνωσης, ώστε να μπορείτε να τα συνδέσετε στην πηγή τροφοδοσίας.

Συνδέστε τα καλώδια στην πηγή τροφοδοσίας και ενεργοποιήστε την τροφοδοσία. Αφήστε το ρεύμα για ένα λεπτό περίπου και μετά απενεργοποιήστε το. Ελέγξτε το νύχι κρατώντας το πάνω από μερικά σίδερα. Θα πρέπει τώρα να μαγνητιστεί και να προσελκύσει τα αρχειοθετήματα, ακόμα και όταν η τροφοδοσία είναι απενεργοποιημένη.

Μπορείτε να αυξήσετε την ισχύ του μαγνήτη αυξάνοντας τον αριθμό των πηνίων. Για παράδειγμα, εάν διπλασιάσετε τον αριθμό των πηνίων, διπλασιάζετε τη δύναμη του επαγωγικού πεδίου. Ωστόσο, όταν αυξάνετε το μήκος του καλωδίου για να το κάνετε αυτό, αυξάνετε την ηλεκτρική αντίσταση, η οποία μειώνει την ποσότητα του ρεύματος που ρέει μέσω του καλωδίου. Δεδομένου ότι το ρεύμα, που είναι η κίνηση των ηλεκτρονίων, δημιουργεί το πεδίο, η επαγωγική ισχύς μειώνεται. Αντισταθμίστε αυτήν την απώλεια ρεύματος αυξάνοντας την τάση, είτε αλλάζοντας τη ρύθμιση στον μετασχηματιστή είτε χρησιμοποιώντας μεγαλύτερη μπαταρία.

• Φροντίστε να διατηρήσετε την τάση εντός ασφαλών ορίων. Δεν θέλετε να κάνετε ηλεκτροπληξία, ούτε θέλετε να δημιουργήσετε έναν μαγνήτη που κολλά μόνιμα στο ψυγείο.