قطبهای همنام و غیرهمنام: راز جاذبه و دافعه آهنرباها
شناسنامه یک آهنربا: قطب شمال و قطب جنوب
آهنربا جسمی است که میدان مغناطیسی ایجاد میکند و موادی مانند آهن را به خود جذب میکند. یکی از جالبترین ویژگیهای هر آهنربا این است که قدرت جذب آن در دو نقطهٔ انتهایی آن بیشتر از بقیه قسمتهاست. به این نقاط قطب1 آهنربا میگوییم.
اگر یک آهنربای میلهای را با نخ آویزان کنیم تا آزادانه بچرخد، خواهیم دید که همیشه یک سر آن به سمت قطب شمال جغرافیایی زمین و سر دیگرش به سمت قطب جنوب جغرافیایی میایستد. سر رو به شمال را قطب شمال (یا N) و سر رو به جنوب را قطب جنوب (یا S) آهنربا نامگذاری کردهایم. این همان اصلی است که قطبنما بر اساس آن کار میکند؛ سوزن قطبنما در واقع یک آهنربای کوچک است که قطب شمالش همیشه جهت شمال را نشان میدهد.
قانون طلایی: جذب قطبهای مخالف، دفع قطبهای مشابه
حالا که با قطبهای آهنربا آشنا شدیم، میرسیم به قانون اصلی برهمکنش بین آنها. این قانون بسیار ساده است:
- قطبهای غیرهمنام (مخالف) یکدیگر را جذب میکنند. یعنی قطب شمال یک آهنربا، قطب جنوب آهنربای دیگر را میکشد.
- قطبهای همنام (مشابه) یکدیگر را دفع میکنند. یعنی دو قطب شمال یا دو قطب جنوب همدیگر را از خود دور میکنند.
میتوانید این قانون را به راحتی با دو آهنربای میلهای یا حتی آهنرباهای روی در یخچال آزمایش کنید. سعی کنید دو آهنربا را از سمت مشابه (N به N یا S به S) به هم نزدیک کنید. حس میکنید که نیرویی نامرئی بین آنها فاصله ایجاد میکند. حالا آنها را بچرخانید تا قطب مخالف مقابل هم قرار گیرد (N به S). حالا نیرویی آنها را به سوی یکدیگر میکشد.
| نوع قطبهای مقابل | نوع نیرو | رفتار مشاهدهشده | یک مثال ساده |
|---|---|---|---|
| غیرهمنام (N در مقابل S) | نیروی جاذبه | آهنرباها به سمت هم حرکت میکنند و میچسبند. | اتصال دو قطعه از اسباببازیهای ساختنی مغناطیسی. |
| همنام (N در مقابل N یا S در مقابل S) | نیروی دافعه | آهنرباها از هم دور میشوند یا به سختی به هم نزدیک میشوند. | وقتی سعی میکنید دو آهنربای روی در یخچال را از پشت به هم بچسبانید. |
آهنرباها در خدمت زندگی: از بازی تا تکنولوژی
شاید فکر کنید آهنربا فقط برای چسباندن نقاشی به در یخچال است! اما با نگاهی دقیقتر متوجه میشویم که قانون جذب و دفع قطبها، پایهٔ کار بسیاری از وسایل مفید و جالب اطراف ماست.
یک آزمایش ساده در خانه: چند میخ یا گیرهٔ کاغذ آهنی را بردارید و آنها را به یک آهنربا نزدیک کنید. میبینید که جذب میشوند. اگر حالا یکی از گیرهها را که به آهنربا چسبیده جدا کنید، خواهید دید که خود آن گیره میتواند گیرهٔ دیگری را جذب کند! این پدیده القای مغناطیسی2 نام دارد. آهنربای اصلی، گیرهٔ آهنی را به صورت موقت مغناطیسی میکند، به طوری که سر نزدیکتر آن قطب مخالف و سر دورتر آن قطب مشابه آهنربا میشود.
این اصل در وسایل پیشرفتهتری هم استفاده میشود. جرثقیلهای مغناطیسی بزرگ در کارخانههای بازیافت، با ایجاد یک میدان مغناطیسی قوی (معمولاً با آهنربای الکتریکی)، قطعات آهنی سنگین را بلند و جابهجا میکنند. وقتی میخواهند قطعه را رها کنند، کافی است جریان برق را قطع کنند تا خاصیت مغناطیسی از بین برود. در بلندگوها نیز یک آهنربای دائمی و یک آهنربای الکتریکی وجود دارد. با تغییر جریان برق، نیروهای جذب و دفع بین قطبها باعث لرزش دیافراگم بلندگو و تولید صدا میشود.
سوالات رایج دانشآموزان درباره آهنربا
پاورقی
1قطب (Pole): به نقاطی در دو انتهای آهنربا گفته میشود که شدت میدان مغناطیسی در آنها بیشینه است و نیروی جاذبه یا دافعه از آنها سرچشمه میگیرد.
2القای مغناطیسی (Magnetic Induction): پدیدهای که در آن یک جسم آهنی (مانند میخ) در حضور یک آهنربا، بدون تماس فیزیکی، به طور موقت خاصیت مغناطیسی پیدا میکند.
