آهن ربای الکتریکی چگونه کار می‌کند؟

کار آهن ربای الکتریکی و نیروی محرکه، پیش زمینه‌ای برای درک چگونگی القای الکترو مغناطیسی می‌باشند و بخشی از مطالعه‌ی هر فرد علاقه‌مند به علم فیزیک را تشکیل می‌دهند. با این حال، آگاهی از این زمینه، برای خیلی از افراد دیدگاه‌های جالبی به منظور درک یک سری پدیده‌های جالب توجه که در اطراف آن‌ها رخ می‌دهد را، فراهم می‌کند.
استفاده از آهن ربای الکتریکی، یکی از اساسی‌ترین نیروهای فیزیکی، به نام نیروی الکترو مغناطیسی را به وجود می‌آورد. کسی که از دیدن قطار مگلو (راه آهن مغناطیسی تند رو) شگفت زده می‌شود، از خود این سؤال را می‌پرسد که، آهن ربای الکتریکی چگونه کار می‌کند؟ اصل اساسی در پیش زمینه‌ی کار آهن ربای الکتریکی، استفاده از انرژی الکتریکی جهت فعال سازی انرژی مغناطیسی است. زمانی که جریان الکتریکی از یک هادی عبور می‌کند، آهن ربای الکتریکی به وجود می‌آید. متعارف‌ترین راه برای تولید آهن ربای الکتریکی با شدت بالا، پیچاندن سیم به دور یک هسته است که از مواد فرو مغناطیس مانند آهن، نیکل یا کبالت ساخته شده باشد. به محض این که این کار انجام شود، جریان الکتریکی از میان آهن ربا عبور می‌کند و موجب القای میدان مغناطیسی در هسته‌ی فرو مغناطیس می‌شود.

قاعده: چگونه آهن ربای الکتریکی کار می‌کند؟

در ادامه، قاعده‌ی کلی برای موتورهای الکترو مغناطیسی و ایجاد میدان‌ها، به طور خلاصه شرح داده شده است. در استفاده از جریان الکتریکی، ذره‌ای از عنصر فرو مغناطیس، بار دار می‌شود و در آن شروع به حرکت می‌کند. مسیری که ذره برای حرکت انتخاب می‌کند، یک میدان مغناطیسی در اطراف منطقه‌ی ترسیم شده توسط مسیر، ایجاد می‌کند. قدرت این میدان مغناطیسی، بستگی به جریان الکتریکی‌ای دارد، که می‌تواند با تغییر جهت جریان تغییر کند. (افزایش و کاهش یابد).
یک ذره‌ی بار دار همیشه در جهت میدان مغناطیسی حرکت می‌کند. بنا بر این، آهن ربای الکتریکی، آهن ربایی است که به واسطه‌ی شارش جریان‌های الکتریکی به وجود می‌آید. ناحیه‌ی نفوذ میدان بستگی به قدرت میدان مغناطیسی دارد، که مستقیماً با سطح مقطع هادی، میزان جریان در حال شارش و تغییرات در جهت شارش جریان، در ارتباط است. طیف وسیعی از نمونه‌هایی که تا حد زیادی تکیه بر استفاده از الکتریسیته و آهن ربای الکتریکی دارند، در زندگی روزمره ما یافت می‌شوند. بهترین و کار بردی‌ترین نمونه‌ها از نحوه‌ی عمل کرد موتورهای الکترو مغناطیسی، روند آبیاری مزارع یا کار بردهای لوله کشی مدرن است. این روند شامل تنظیمات پیچیده‌ی این موتورها برای تأمین آب مناطق صعب العبور می‌شود. جرثقیل‌های مورد استفاده در صنعت ساخت و ساز و هم چنین مشاغل مختلفی که در بر گیرنده‌ی استفاده و انتقال تجهیزات سنگین می‌شوند، نمونه‌های بارز استفاده از فن آوری ژنراتورهای الکترو مغناطیسی جهت ایجاد نیروهای عظیم، هستند. مایکرو ویوها، موتورهای الکتریکی و کامپیوترها برخی از رایج‌ترین زمینه‌هایی هستند که انرژی الکتریسیته در آن‌ها به طور مداوم در حال رشد می‌باشد. یکی دیگر از زمینه‌های انرژی الکترو مغناطیسی که به سرعت در حال رشد است و اخیراً باب شده است، طیف الکترو مغناطیسی می‌باشد. استفاده از سیستم‌های ارتباطی مدرن هم چون تلفن‌های همراه و ابزارهای ارتباط بی سیم، هم چنان سؤالات بی شماری را برای اکثر مردم در باره‌ی روند عمل کرد طیف الکترو مغناطیسی به وجود می‌آورد.
طیف الکترو مغناطیسی، گروهی از فرکانسهای طبقه بندی شده است که بر اساس محدوده‌ی فرکانسی که اشغال کرده‌اند و هم چنین کار بردهای مشخصی که در این طبقه دارند، به عنوان طیف نامیده می شوند. طیف الکترو مغناطیسی، طیف گسترده‌ای از تمام فرکانس‌های احتمالی پرتوهای الکترو مغناطیسی است. طیف الکترو مغناطیسی هر جسم، نشانه‌ی پخش پرتوهای الکترو مغناطیسی جذب شده و یا تولید شده توسط آن جسم است. نور مرئی ساطع شده از یک لامپ، اشعه‌ی ایکس که کار بردهای زیادی در روش‌های پزشکی دارد، یا امواج رادیویی مربوط به یک ایستگاه رادیویی، اجزای این طیف الکترو مغناطیسی را تشکیل می‌دهند. بنا بر این، تمام فرکانس‌هایی که مربوط به تابش‌های الکترو مغناطیسی می‌شوند، در طیف الکترو مغناطیسی قرار می‌گیرند. اگرچه طیف الکترو مغناطیسی، نا محدود و پیوسته است، اما برای اهداف عملی، بلندترین طول موج، به اندازه‌ی طول جهان است و کوتاه‌ترین طول موج، حتی کوچک‌تر از طول پلانک است.
اجزای مختلف این طیف، واکنش‌های متفاوتی با مواد ایجاد می‌کنند و در نتیجه پهنه‌ی وسیعی از کار بردها را به وجود می‌آورند. به عنوان مثال، امواج رادیوئی نوسان‌های حامل بار را تحریک و تشدید می‌کنند. امواج فرا بنفش، بر انگیختگی‌هایی را در الکترون‌های مولکولی و الکترون‌های ظرفیتی به وجود می‌آورند، اشعه‌ی ایکس باعث تحریک ساختار هسته‌ی اتمی و غیره می‌شود. این اثرات، خصوصیات متفاوتی در اجزای طیف الکترو مغناطیسی منتقل می‌کنند.
بنا بر این، الکترو مغناطیس که بخش جدایی نا پذیر، از فعالیتهای انسانی و کارهای آن ها محسوب می‌شود یک دارایی بزرگ است که در جهت پیش رفت بشریت کار می‌کند.