تتواجد أنواع متعددة من المغناطيس، ولكن جميع هذه الأنواع تشترك في العديد من الخصائص والسمات الأساسية. بغض النظر عن حجمها أو شكلها، فإن كافة المغناطيسات قادرة على جذب المواد المعدنية.
في هذا المقال، سنستعرض مفهوم المغناطيس وخصائصه المختلفة، ونتناول أيضًا أنواعه المتنوعة. تابعوا معنا.
مقدمة عن المغناطيس
- يطلق على المغناطيس باللغة الإنجليزية اسم “magnet”.
- يجسد المغناطيس مجالًا مغناطيسيًا حوله.
- هذا المجال ينتج قوة جذب تستقطب الأجسام المعدنية التي تتمتع بخصائص مغناطيسية، مثل الحديد.
- علاوة على ذلك، يتضمن كل مغناطيس قطبين مغناطيسيين.
- أي جسم يجذبه المغناطيس يحتوي أيضًا على مجموعة من الأقطاب.
- عادةً ما تتضمن هذه الأقطاب أقطابًا موجبة وسالبة.
- يتكون أي مغناطيس دائمًا من قطبين رئيسيين، هما القطب الشمالي والقطب الجنوبي.
- عندما يُعلق المغناطيس في الهواء، يتحرك بحرية حتى يستقر بحيث يكون قطبه الشمالي متجهًا إلى الشمال، والقطب الجنوبي متجهًا إلى الجنوب.
- بالإضافة إلى ذلك، من المعروف أن الأقطاب المتشابهة تتنافر بينما تنجذب الأقطاب المختلفة.
- على سبيل المثال، إذا اقترب القطب الشمالي لمغناطيس من القطب الجنوبي لمغناطيس آخر، فسيحدث جذب، والعكس صحيح.
- كلما تقاربت المسافة بين هذين القطبين، زادت قوة الجذب بينهما.
- تجدر الإشارة إلى أن المغناطيس يأتي في أشكال وأنواع متعددة، إلا أن جميعها تشترك في خاصية جذب الأجسام.
- من بين الأنواع الأساسية، نجد المغناطيس الطبيعي، والمغناطيس الصناعي، ومغناطيس حدوة الحصان، ومغناطيس على شكل حرف U، والمغناطيس الإبرة، وغيرها الكثير.
- ومع ذلك، فإن الأنواع الأكثر شيوعًا هي المغناطيسات الدائمة، والمغناطيسات الكهربائية، والمغناطيسات المؤقتة.
دعونا نستعرض تفاصيل هذه الأنواع الثلاثة:
المغناطيس الدائم
- المغناطيس الدائم يمتك خصائصه بفضل تركيبه الداخلي.
- تسهم التركيبة الداخلية في إحداث مجال مغناطيسي ذاتي.
- ترجع هذه القدرة إلى وجود عدد كبير من الذرات البلورية داخله.
- وبالتالي، يحتوي على عدد من النوى التي تدور حولها الإلكترونات الحرة.
- تعمل هذه الإلكترونات، التي تشبه الشحنات الكهربائية، على خلق مجال مغناطيسي حول النوى.
- يثمر هذا عن تأسيس مجال مغناطيسي يُعبر عن مجموع الشحنات الإلكترونية الدائرة حول النوى.
- من الملاحظ أن هذا المجال يحتوي على اتجاهات متعددة، وبالتالي يلغي بعضها البعض.
المواد المستخدمة في تصنيع المغناطيس الدائم
- تتواجد مجموعة متنوعة من المواد المغناطيسية التي يمكن استخدامها في تصنيع المغناطيس الدائم، تعرف باسم المغناطيسات الحديدية.
- تشمل هذه المواد الحديد، والكوبالت، والنيكل.
- تتوافق هذه المواد جميعها في ترتيب الإلكترونات والمدارات داخلها.
- لذا، تمتلك هذه المواد مجالًا مغناطيسيًا وقوة جذب مغناطيسية.
- يتم قياس قوة المجال المغناطيسي بوحدة الجاوس، حيث لم تتجاوز أقوى قوة مسجلة 8000 جاوس.
- في الآونة الأخيرة، شهدت أنواع المغناطيس تطورًا ملحوظًا، حيث تمكنت من تحقيق قوة تعادل 450 جاوس.
أنواع المغناطيس الدائم
- هناك أربعة أنواع رئيسية للمغناطيس الدائم.
- من بينها المغناطيس السيراميك أو ما يعرف بمغناطيس الفيريت.
- كذلك، هناك مغناطيس الألنيكو.
- بالإضافة إلى مغناطيس النيوديميوم.
- وأيضًا مغناطيس السماريوم ومغناطيس الكوبالت.
المغناطيس المؤقت
- يتميز المغناطيس المؤقت بقوة جذب ومجال مغناطيسي لفترة زمنية محددة، على عكس المغناطيس الدائم.
- المواد المستخدمة في تصنيع هذا النوع لها قوة جذب أقل بكثير مقارنةً بالمغناطيس الدائم.
- وبذلك، لا تنطبق عليها خاصية التدفق الكهرومغناطيسي.
- تشمل المواد المخصصة لابتكار المغناطيسات المؤقتة الحديد الملدن والفولاذ.
- يتم تصنيع المغناطيس المؤقت من خلال توجيه اتجاه الإلكترونات داخله.
- أسهل الطرق لتحويل قطعة من الحديد الملدن أو الفولاذ إلى مغناطيس مؤقت تتضمن إلصاقها بمغناطيس دائم.
- عندما يحدث ذلك، يصبح بإمكان القطعة جذب المواد المغناطيسية.
- علاوة على ذلك، يمكن صناعة مغناطيس مؤقت عن طريق وضعه في مجال كهربائي.
أنواع المغناطيس المؤقت
- يوجد نوعان رئيسيان من المغناطيس المؤقت.
- الأول هو المغناطيس المؤقت الشائع، الذي يتكون من قطعة من الحديد الملدن أو الفولاذ ويتم تحويله إلى مغناطيس مؤقت من خلال إلصاقه بمغناطيس آخر دائم.
- من الأمثلة على هذا النوع: المسامير والمشابك المعدنية الخاصة بالأوراق.
- أما النوع الثاني، فهو المغناطيس المؤقت الكهربائي، الذي لا يصبح مغناطيسًا له قوة جذب إلا عند مرور تيار كهربائي من خلاله أو وجوده في مجال كهربائي.
- تختفي هذه القوة عند انقطاع التيار الكهربائي.
- يستخدم هذا النوع في تصنيع الأجراس الكهربائية والمحركات.
المغناطيس الكهربي
- يتكون المغناطيس الكهربي من مادة ممغنطة محاطة بمجموعة من الأسلاك اللولبية.
- تُوصل هذه الملفات بمصدر للتيار الكهربائي وعند إغلاق الدائرة ومرور التيار، يتحول إلى مغناطيس كهربي.
- عند مرور التيار، تتأثر الإلكترونات وتخلق مجالًا مغناطيسيًا.
- يمكن التحكم في شدة قوة جذب هذا المغناطيس من خلال تعديل التيار المار عبر الملفات.
- عندما يتوقف سريان التيار الكهربائي، يفقد المغناطيس خاصيته كمغناطيس.
- يتم استخدام المغناطيس الكهربي في الألعاب أو الأجهزة الإلكترونية التي تحتاج إلى مغناطيس لفترة زمنية قصيرة.
- وهكذا، يصنف المغناطيس الكهربي كأحد أنواع المغناطيس المؤقت.
تاريخ المغناطيس وكيفية اكتشافه
- يتكون المغناطيس من نسبة من الحديد أو هيدروكسيد الحديد ومزيج آخر من الأكسجين.
- ينتج المغناطيس أيضًا من خامات ناتجة من البراكين.
- أول من اكتشف المغناطيس كان الفيلسوف اليوناني طاليس الملطي في القرن السادس قبل الميلاد.
- دراسة تأثير بعض الأحجار المغناطيسية كانت أول ما أثار اهتمامه.
- أطلق لأول مرة مصطلح “مغناطيس” في اليونان القديمة، نسبةً إلى راعي الأغنام اليوناني ماغنيس.
- وباكتشافه، تم العثور على المسامير الحديدية على عصاه أو في حذائه.
- هناك أيضًا رواية تفيد أن كلمة “مغناطيس” يمكن أن تكون مستمدة من مدينة مغنيسيا الواقعة في آسيا الصغرى، والتي تعرف الآن بتركيا.
- كان الاستخدام الأول للمغناطيس هو صناعة بوصلة تشير إلى الاتجاه الجنوبي، وقد تم ذلك في الصين.
- تم تصميم هذه البوصلة من مغناطيس على شكل ملعقة عُلقت بحرية داخل صفيحة مربعة من البرونز أو النحاس.
- كان هذا المغناطيس يوجه نحو الجنوب بعد أن يدور دورة كاملة.
- لاحقًا، قام الأوروبيون بتطوير هذه البوصلة في عام 1190 ميلادي، مما جعلها تشير أيضًا إلى الشمال إلى جانب الجنوب.
