آهنربای الکتریکی از نزدیک
در اسقاط‌فروشی‌ها جرثقیلی هست که به جای قلاب، صفحه‌ی گرد و بزرگی دارد. صفحه روی کوهِ آهن‌پاره پایین می‌آید، یک خودروی کهنه را بالا می‌برد و آن را جای دیگری رها می‌کند. هیچ آهنربای معمولی‌ای نمی‌تواند بارش را هر وقت که خواستیم رها کند. این صفحه یک آهنربای الکتریکی است. در دبستان یک نمونه‌ی کوچکش را با میخ و سیم ساختیم. حالا ببینیم چرا کار می‌کند.
جریان، آهنربا می‌سازد
حدودِ دویست سال پیش، دانشمندی دانمارکی به نامِ اورستد، هنگامِ درس دادن، دید که وقتی جریان را در سیمی برقرار می‌کند، عقربه‌ی قطب‌نمای کنارِ سیم می‌چرخد. وقتی جریان را قطع کرد، عقربه برگشت. این نخستین بار بود که کسی دید الکتریسیته و مغناطیس به هم بسته‌اند: هر جریانِ الکتریکی دورِ خودش میدانِ مغناطیسی می‌سازد.
سیم‌پیچ: آهنربایی که خاموش و روشن می‌شود
میدانِ یک سیمِ صاف ضعیف است. اما اگر سیم را دورِ هم بپیچیم و یک سیم‌پیچ بسازیم، میدانِ دورها روی هم جمع می‌شود. سیم‌پیچی که جریان دارد میدانی درست مثلِ آهنربای میله‌ای دارد: یک سرش قطبِ شمال است و سرِ دیگرش قطبِ جنوب. اگر جهتِ جریان را برعکس کنیم، جای قطب‌ها هم عوض می‌شود.
سه راه آهنربای الکتریکی را قوی‌تر می‌کند:
- گذاشتنِ یک هسته‌ی آهنِ نرم درونِ سیم‌پیچ؛ آهن با القا آهنربا می‌شود و میدان را بسیار قوی‌تر می‌کند.
- دورهای بیشتر سیم.
- جریانِ بیشتر.
چون هسته از آهنِ نرم است، با قطعِ جریان آهنربایی‌اش از بین می‌رود. پس آهنربای الکتریکی را می‌توان با یک کلید روشن و خاموش کرد.
آهنربای الکتریکی در زندگی
زنگِ در، قفل‌های برقی، بلندگوی گوشی و هدفون، جرثقیل‌های اسقاط، و دستگاه‌های تصویربرداریِ بیمارستان همه آهنربای الکتریکی دارند. در قطارهای مغناطیسیِ بسیار سریع، آهنرباهای الکتریکیِ قوی قطار را کمی بالای ریل نگه می‌دارند تا اصطکاک تقریباً از میان برود.
هشدار
برای آهنربای الکتریکی فقط از باتریِ کوچک استفاده کنید و آن را مدتِ طولانی وصل نگذارید، چون سیم داغ می‌شود. هرگز سیم‌پیچ را به برقِ شهری وصل نکنید.
در خانه امتحان کنید
با کمکِ یک بزرگ‌تر، دورِ یک میخِ بزرگِ آهنی بیست دور سیمِ روکش‌دار بپیچید و دو سرِ سیم را به یک باتریِ قلمی وصل کنید. چند گیره بلند می‌کند؟ حالا چهل دور بپیچید و دوباره بشمارید. پس از هر آزمایش سیم را از باتری جدا کنید.
واژه‌های این درس
- آهنربای الکتریکی - سیم‌پیچی با هسته‌ی آهنی که با گذشتنِ جریان آهنربا می‌شود.
- سیم‌پیچ - سیمی که دورهای پشتِ سرِ هم پیچیده شده است.
- هسته - تکه‌ی آهنِ درونِ سیم‌پیچ.
ایده‌ی اصلی
هر جریانِ الکتریکی دورِ خودش میدانِ مغناطیسی می‌سازد. سیم‌پیچی که جریان دارد مثلِ آهنربای میله‌ای است و جای قطب‌هایش با جهتِ جریان عوض می‌شود. هسته‌ی آهنی، دورهای بیشتر و جریانِ بیشتر آهنربای الکتریکی را قوی‌تر می‌کنند.