مبحث الکترومغناطیس و جریان الکتریکی
ایدۀ اساسی آهنربای الکتریکی یا الکترومغنایس بسیار ساده است. با عبور دادن جریان الکتریکی از سیم، حول آن یک میدان مغناطیسی به وجود میآید. با استفاده از همین مفهوم ساده صدها وسیله‌ای را که امروزه با آن‌ها سر و کار داریم، ساخته شده‌اند. وسایلی مانند: آب‌میوه‌گیری، تلویزیون، ویدئو، تلفن، ضبط‌صوت، بلندگو، زنگ اخبار، دیسک‌های مغناطیسی و…
آهنربای طبیعی
بهتر است قبل از بررسی مفهوم الکترومغناطیس، مطالبی را در مورد مغناطیس طبیعی (آهن‌ربا) یادآوری کنیم. حتماً یکی از بازی‌های دوران کودکی شما این بوده که در یخچال را باز می‌کردید و سپس رها می‌کردید تا درب خود به‌خود بسته شود! بله، جالب بود. دور درب یخچال‌ها یک ردیف آهن‌ربا کار می‌گذارند تا بدنه یخچال را جذب کند و همین باعث بسته شدن درب‌ها می‌شود. حتماً می‌دانید که هر آهن‌ربا دو قطب شمال و جنوب (N و S) دارد، به طوری که قطب‌های همنام (N و N) یا (S و S) همدیگر را دفع و قطب‌های غیرهمنام (N و S) همدیگر را جذب می‌کنند
قطب‌های همنام آهن‌ربا همدیگر را دفع و قطب‌های غیرهمنام همدیگر را جذب می‌کنند.
حول هر آهن‌ربا، میدان مغناطیسی از قطب N به سمت قطب S (البته در داخل آن برعکس) وجود دارد. این میدان مغناطیسی خاصیت القایی دارد؛ یعنی اگر ما آهن‌ربایی را نزدیک فلزی ببریم، میدان مغناطیسی در فلز القا می‌شود و به نوعی فلز را نیز آهن‌ربا میکند و آن را جذب خود میکند. آهنربای الکتریکی هم دقیقاً خصوصیات آهنربای طبیعی را دارد، با این تفاوت که خاصیت آهن‌ربایی آن ثابت نیست. یعنی با تغییر جهت جریان الکتریکی می‌توان مکان قطب‌های N و S را عوض کرد و با قطع جریان الکتریکی، خاصیت آهن‌ربایی (مغناطیسی) آن را از بین برد.
الکترو مغناطیس
با یک باطری و مقداری سیم می‌توانید یک آهنربای الکتریکی ساده بسازید. اگر یک سیم را به دو قطب مثبت و منفی باطری وصل کنید، با حرکت الکترون‌ها در سیم (از قطب منفی به قطب مثبت) جریان الکتریکی (از قطب مثبت به قطب منفی؛ برعکس حرکت الکترون‌ها) برقرار می‌شود. اگر قطب‌نمای ظریفی را در نزدیکی این سیم قرار دهید، با قطع و وصل کردن سیم خواهید دید که جهت عقربۀ قطب‌نما هم تغییر میکند.
با قطع و وصل کردن جریان، میدان مغناطیسی حول سیم تغییر میکند.
میدان مغناطیسی حولِ سیم به صورت دایره‌هایی که مرکزِ آن‌ها سیمِ حامل جریان است، به وجود میآید. با کمک قانون دست راست می‌توانید جهتِ میدان مغناطیسی حول سیم را پیدا کنید. اگر با دست راست، سیم حامل جریان را بگیرید، به طوری که انگشت شست شما در جهتِ جریان الکتریکی باشد، جهت بسته شدن دیگر انگشتان دست، میدان مغناطیسی حول سیم را نشان خواهد داد.
از آنجا که میدان مغناطیسی ایجاد شده در حولِ سیم به صورت دایره‌ای و عمود بر آن تولید می‌شود، می‌توان به کمک سیم‌پیچ این میدان مغناطیسی را تقویت کرد. همچنین با قرار دادن یک فلز در داخل سیم‌پیچ، می‌توان میدان مغناطیسی داخل آن را بیشتر تقویت کرد.
برای مثال در شکل فوق، داخل سیم‌پیچ متصل به باطری اگر فلز آهنی مثل میخ کار بگذاریم، میدان مغناطیسی قوی حول سیم‌پیچ به‌وجود میآید و سیم‌پیچ تبدیل به یک آهن‌ربا با قطب‌های N و S می‌شود. حال اگر فلزی را به این آهن‌ربا نزدیک کنیم، میدان مغناطیسی آهنربای الکتریکی در فلز القاء می‌شود و در طرفین آن قطب‌های مخالف S و N به وجود می‌آیند. از آنجا که قطب‌های ناهمنام همدیگر را جذب می‌کنند، آهنربای الکتریکی، فلز را به سوی خود جذب خواهد کرد. با قطع کردن جریان برق باطری، دیگر میدانی حول سیم‌ها نخواهد بود و سیم‌پیچ خاصیت آهن‌ربایی خود را از دست خواهد داد.
مثال عملی جریان الکتریکی
مداری را مطابق شکل زیر در نظر بگیرید. در این مدار یک آهنربای الکتریکی باطری و سیم‌پیچ در نقش سوییچ برای مدار دیگری عمل میکند. در شکل اول، مدار آهنربای الکتریکی باز (قطع) است و سیم‌پیچ خاصیت آهن‌ربایی ندارد. به همین دلیل مدار لامپ باز است و لامپ خاموش می‌باشد. در تصویر دوم با روشن شدن کلید، مدار سیم‌پیچ وصل می‌شود و چون سیم‌پیچ خاصیت آهن‌ربایی پیدا کرده است، بازوی فلزی متصل به فنر را به سوی خود جذب میکند. با پایین آمدن بازوی فلزی، مدار لامپ وصل شده و لامپ روشن می‌شود.
سیم لوله چیست؟
اگر داخل سیم‌پیچِ توخالی، استوانه‌ای فلزی قرار دهیم که بتواند آزادانه داخل آن حرکت کند، نوعی سیم لوله یا سولفنوید ساخته‌ایم. همان‌طور که گفتیم با اتصال این سیم‌پیچ به باطری، داخل و خارج آن میدان مغناطیسی به وجود میآید. این میدان مغناطیسی باعث ایجاد خاصیت آهن‌ربایی داخل سیم‌پیچ شده و استوانۀ فلزی را به طرف داخل یا بیرون سیم‌پیچ هل می‌دهد.
حال اگر بتوانیم جهت جریان را دائماً عوض کنیم (جریان متناوب تولید کنیم)، میدان داخل سیم‌پیچ هم تغییر جهت خواهد داد و استوانۀ داخل سیم‌پیچ، جلو و عقب خواهد رفت. با نمونه‌ای از کاربرد سیم لوله در بخش آینده (زنگ اخبار) آشنا خواهید شد.
بر روی سیاره ی ما منطقه ای وجود دارد که کسی تا کنون از آنجا بازدید نکرده است.
با وجود آنکه هرگز کسی آنجا را ندیده است , اتفاقاتی که در آنجا روی می دهد بر زندگی روزمره هر یک از انسان ها تأثیر گذار است.
آن محل در عمق ۳/۵ کیلومتری زیر پای ما قرار دارد.
یعنی هسته ی گداخته ی زمین.
جایی که اقیانوس پهناور از آهن مذاب میدان نیرویی نامرئی تولید می کند و آن میدان مغناطیسی زمین است.
این نیرو سرتاسر سیاره را در برمی گیرد و ما را در برابر خطرات فضای خارجی در امان نگه می دارد.
اما اخیرا دانشمندان به کشفی تهدید آمیز دست یافتند.
آیا زمین می تواند به راستی میدان مغناطیسی خود را از دست بدهد و در آن صورت چه اتفاقی رخ خواهد داد ؟
