آهنربای تک قطبی چیست، سوالی که خیلی از دانشجویان به دنبال پاسخ آن هستند و البته بسیاری بر این باورند که چیزی به نام آهنربای تک‌قطبی وجود ندارد و این موضع ناقض قانون‌های فیزیکی است.

عمدتاً این پدیده با شیلد مغناطیسی اشتباه گرفته می‌شود، پس از بررسی آهنربای تک‌قطبی، در پایان نیز در نرم‌افزار مکسول با یکدیگر تاثیر شیلد مغناطیسی را به‌صورت سه‌بعدی بر عملکرد آهنربا ارزیابی خواهیم نمود.

اما بذارید از خودمون بپرسیم اصلاً چرا آهنربای تک‌قطبی مهم است؟

مگر چه ویژگی منحصربه‌فردی در آن است که این‌همه زحمت بکشیم برای به‌دست‌آوردن آن؛ دقت کنید آهنربای تک‌قطبی دقیقاً مانند یک منبع انرژی خالص مثل باتری می‌باشد که کافیه صرفاً از آن استفاده کنید! و خیلی از قوانین موجود در فیزیک بخصوص قانون لنز در مورد تولید ولتاژ از شار این نوع آهنربا ناتوان هستند (قانون لنز یکی از قوانین مهم در شاخه الکترومغناطیس می‌باشد. این قانون به بررسی کنش و واکنش نیروهای القاگر و القاشده می‌پردازد. بر اساس این قانون جهت جریان القا شده همواره بر خلاف جهت نیروی القاگر می‌باشد. این قانون را می‌توان به‌عنوان نمونه‌ای از قانون سوم نیوتن نیز عنوان کرد.)

اگر قانون لنز نباشد مگر چه می‌شود؟

خوب جواب بسیار سادس، عملاً خیلی ساده می‌توان انرژی تولید کرد، بگذارید با توضیح عملی، این موضوع را برایتان روشن کنم؛

ما یک ژنراتور داریم و خیلی راحت می‌توانیم آن را با دست بچرخانیم اگر در همین حال ولت متری (دستگاهی که ولتاژ را نشان می‌دهد) به دو سر ژنراتور وصل کنیم یک عدد خاص را نشان می‌دهد مثلاً ۲۰ ولت (در این آزمایش مقدار جریان مدنظر نیست)

حال اگر یک مصرف‌کننده مثلاً یک لامپ را به ژنراتور وصل کنیم و این بار یک ولت‌سنج و آمپرسنج نیز در مدار قرار بدهیم و بخواهیم دوباره با دست ژنراتور را بچرخانیم خواهید دید محور ژنراتور بسیار سفت شده و چرخیدن آن به‌سختی ممکن پذیراست از طرفی هم اگر باز ولتاژ را اندازه بگیرید خواهید دید با وجود سختی زیاد در چرخاندن محور (شفت) ولتاژ نیز به‌جای ۲۰ ولت به عدد ۱۵ ولت رسیده است.

تمام آنچه که گفته شد اثر قانون لنز می‌باشد و اگر دنبال علت آن هستید می‌توانید از کتاب‌های مرجع ماشین‌های الکتریکی که ترجمه شده‌اند و در بازار موجود هستند مثل “بین بهارا” و P.C.Sen ترجمه دکتر مهرداد عبادی استفاده نمایید.

اما چگونه؟

تصور کنید ما یک رتور داریم که از آهنربا پوشیده شده است و در مقابل آن نیز یک استاتور پوشیده شده از آهنربا قرار دارد و آهنرباها به‌گونه‌ای بروی رتور و استاتور پخش شده‌اند که قطب‌های هم‌نام روبه‌روی هم قرار گرفته‌اند.

در این حالت کافیست بین رتور و استاتور زاویه‌ای خاص ایجاد کنیم و در نهایت شاهد چرخیدن رتور خواهید بود این در حالی است که هیچ برقی نیز استفاده نکرده‌ایم به این پروژه یک موتور آهنربایی می‌گویند و کافیست آن را به یک ژنراتور معمولی وصل کرده و از آن برق نیز تولید کنید، در زیر می‌توانید ویدئویی از این نوع موتورها را مشاهده نمایید

تا اینجا همه چیز عالی بود ولی یک “اما” بزرگ اینجا وجود دارد که عملاً باعث می‌شود رتور نچرخیده و در حالت ارتعاش قرار بگیرد و آن نیز اثر میدان سمت دوم آهنرباها می‌باشد که در پشت استاتور و درون رتور ایجاد می‌شود و همین میدان سبب قفل شدن موتور ما می‌شود، به‌صورت تئوری برای به چرخش درآمدن این موتور به آهنربای تک‌قطبی نیازمندیم!

چگونه آهنربای تک قطبی بسازیم

به دو روش این کار امکان‌پذیر است؛ در روش اول ما به‌صورت ذاتی آهنربای تک‌قطبی نمی‌سازیم بلکه با ایجاد تلفات بسیار بالا در یک سمت آهنربا عملاً آن را غیرفعال می‌کنیم و در نهایت تنها از یک سمت آهنربا شار خالص خواهیم داشت اما در روش دوم این کار به‌صورت ذاتی صورت می‌گیرد که در ادامه این دو روش توضیح داد خواهد شد.

روش اول ساخت تک‌قطبی

در این روش هدف ایجاد تلفات گسترده است اما چه نوع اتلافی برای این هدف مناسب است؟

بهترین نوع تلف در این زمینه تلفات Eddy Current می‌باشد که در حالت شدید خود صرفاً گرما تولید می‌کند. در این حالت با قرار دادان یک شیلد مغناطیسی (محافظ) باعث می‌شوید شار نتواند به مسیر عادی خود ادامه دهد و درواقع به نحوی مانع خروج شار می‌شوید، مسلماً برای مانع شدن خروج شار باید از عناصری با چگالی بسیار بالا مانند؛ سرب که به دیوار سربی نیز معروف است و از آن برای جلوگیری از تشعشعات هسته‌ای نیز استفاده می‌شود، بهره گرفت.

اما این روش بسیار گران می‌باشد و همچنین به دلیل چگالی بالا، وزن بالایی نیز خواهیم داشت. در این حالت به سراغ همان تلفات دوست‌داشتنی Eddy Current می‌رویم و تنها یک قطعه آهنی را به سمتی از آهنربا که قصد داریم میدان آن حذف گردد متصل می‌نماییم.

اما از آن جایی که ما خود همواره تاکید بر اثبات علمی وقایع داریم و صرفاً ابراز یک نظریه را کافی نمی‌دانیم در آموزش نرم‌افزار Ansys Maxwell در یکی از قسمت ها این ویژگی را به همراه شبیه سازی دقیق اثبات کرده ایم.

روش دوم ساخت تک قطبی

در این روش همانطور که گفته شد در آزمایشگاه‌های بسیار پیشرفته محققان بروی ساخت یک منوپل کار می‌کنند که نمونهٔ آن محققان دانشگاه Aalto و کالج Amherst فنلاند بودند که توانستند برای اولین‌بار یک نمونه از آن را به نمایش بگذارند، در ادامه می‌توانید ویدئو تهیه شده توسط دانشگاه Aalto فنلاند را مشاهده نمایید.

به زبان ساده یک تک‌قطبی؛ آهنربایی هست که تنها یک‌قطب N یا S دارد.

حاشیه‌های آهنربای تک قطبی

همچنان برخی قویاً مدل روش دوم را انکار می‌کنند و البته در مورد روش اول تقریباً جای هیچ شکی نیست زیرا در آهنربای هارددیسک کامپیوتر خودتان نیز از این ویژگی استفاده شده است و البته شیلد مغناطیسی سابقه‌ای طولانی در حفاظت موتورهای الکتریکی در دستگاه‌های کوچک بر عهده داشته است.

به دلیل کاربرد زیاد شیلد مغناطیسی حتی شاهد حضور آن در بلندگوها نیز هستیم تا اجازه ندهد میدان مغناطیسی آن روی اشیاء (مانیتورها و…) که در اطراف اسپیکر قرار گرفته‌اند تاثیر بگذارد.

خرید و تهیه آهنربای تک قطبی

اگر در اینترنت در این مورد جستجو نمایید سایت‌های مطرحی در این زمینه خواهید یافت از جمله آمازون و علی‌بابا که هر دو فروشگاه‌های آنلاین جهانی می‌باشند.

خرید آهنربای تک قطبی از آمازون

در این وب‌سایت لینکی هست با عنوان

 “Cafe Press – Monopole – Rectangle Magnet, 2″x3″ Refrigerator Magnet “

که ادعا می‌کند آهنربای تک‌قطبی با قیمت ۵ دلار (۱۴۰ هزار تومان) می‌فروشد اما نظر یکی از خریداران را که از این محصول استفاده کرده است می‌بینیم؛

This is just a fridge decoration magnet, with monopole magnet and picture on it. Not an actual monopole magnet. But I guess I should have guessed that by the picture and description. Works good for holding papers on your fridge or filing cabinet though

ترجمه کوتاه متن مشتری؛

این یه آهنربای رودری یخچاله با یه عکس روش نه یه آهنربای تک‌قطبی واقعی، البته من باتوجه‌به توضیحات باید این و حدس می‌زدم. این فقط به درد نگه‌داشتن برگه روی یخچال و کابینت میخوره.

خرید آهنربای تک قطبی از علی بابا

در این وب‌سایت نیز فروشندگان زیادی مدعی فروش آهنربای تک‌قطبی هستند که نیاز به بررسی دارد (اکثر این شرکت‌ها چینی می‌باشند!)

توصیه ما در مورد آهنربای تک قطبی

به‌هرحال ما هیچگاه روش دوم را توصیه نمی‌کنیم زیرا اگر در این روش (دوم) حتی موفق هم بشوید اثر آن بسیار ناپایدار خواهد بود و اصولاً نیاز به دمای بسیار پایینی برای نگه‌داشتن این حالت گذرا خواهید داشت، پس اگر در تحقیقات خود به آهنربای تک‌قطبی نیاز پیدا کردید توصیه ما استفاده از روش اول می‌باشد.

آهنربای تک قطبی و کلاهبرداری

اگر ایده تولید برق با استفاده از آهنربای تک‌قطبی را در ذهن خود می‌پرورانید مشکلی ندارد! ما حتی شما را هم تشویق می‌کنیم! چرا که عمده مخترعین در ابتدا مورد تمسخر قرار می‌گرفتند ولی چیزی که در مورد آن مطمئن هستیم؛ در حال حاضر آهنربای تک‌قطبی به‌صورت یک محصول در اینترنت یافت نمی‌شود و قدم گذاشتن در این وادی تنها سبب ازدست‌رفتن سرمایه شما خواهد شد.

روش‌های بسیار زیادی برای تولید انرژی رایگان وجود دارد که می‌توان به؛ پسماندهای انرژی مانند آب جاری فاضلاب ساختمان‌های شهری، نیروی باد، انرژی خورشیدی و … اشاره کرد که از نظر بنده بهتر است بروی آنها تمرکز کنید

شبیه‌سازی شیلد مغناطیسی در مکسول

در این قسمت می‌خواهیم با استفاده از نرم‌افزار Ansys Maxwell میدان‌های مغناطیسی دو آهنربا را که یکی بدون شیلد و دومی با شیلد می‌باشد را بررسی نماییم و درنهایت نشان دهیم که قراردادن یک شیلد به‌ظاهر ساده چقدر می‌تواند در هدفمند کردن میدان‌های مغناطیسی یک Magnet تاثیر گذار باشد.

سؤالات متداول آهنربای تک‌قطبی

آپدیت:

لینک آهنربای تک قطبی در وب‌سایت آمازون حذف گردیده است که به معنی حذف آن از سوی فروشنده می‌باشد. ۱۳۹۷/۱۲/۱۸

راستی! برای دريافت مطالب جديد در پیج اینستاگرم PowreEn عضو شويد.