توجد أنواع متعددة من المغناطيس، حيث تتوافق جميعها في العديد من الخصائص والصفات. على الرغم من الاختلاف في الحجم والشكل، فإن جميع هذه الأنواع قادرة على جذب المواد المعدنية.
في هذا المقال، سنتناول موضوع المغناطيس وخصائصه، بالإضافة إلى استعراض مختلف أنواعه، لذا تابعوا القراءة معنا.
مقدمة عن المغناطيس
- المغناطيس هو ما يعرف بمصطلح “magnet”.
- يمتاز المغناطيس بأنه يولد مجالاً مغناطيسياً حوله.
- هذا الأمر يؤدي إلى إنتاج قوة جذب تستقطب الأجسام المعدنية ذات الخصائص المغناطيسية مثل الحديد.
- كل مغناطيس يحتوي على قطبين مغناطيسيين.
- الأجسام التي يجذبها المغناطيس تحتوي أيضاً على مجموعة من الأقطاب.
- هذه الأقطاب غالباً ما تكون مجتمعة بين أقطاب موجبة وسالبة.
- يتكون جميع المغناطيسات من قطبين أساسيين هما القطب الشمالي والقطب الجنوبي.
- عند تعليق المغناطيس في الهواء وتمكينه من الحركة، فسوف يدور حتى يستقر بحيث يكون قطبه الشمالي موجه نحو الشمال وقطبه الجنوبي نحو الجنوب.
- من المعروف أن الأقطاب المتشابهة تتنافر فيما بينها، بينما الأقطاب المختلفة تتجاذب.
- عند الاقتراب من القطب الشمالي لأحد المغناطيسات من القطب الجنوبي لمغناطيس آخر، يحدث جذب بينهما، والعكس صحيح.
- تزداد قوة الجذب كلما اقتربت الأقطاب من بعضها البعض.
- المغناطيس ينقسم إلى أنواع عديدة تتميز بتشكيلاتها المختلفة وطرق عملها، مع المحافظة على قدرتها على جذب الأجسام.
- من بين الأمثلة، نجد المغناطيس الطبيعي، المغناطيس الصناعي، مغناطيس حدوة الحصان، ومغناطيس الخط U، والمغناطيس الإبرة، وغير ذلك.
- أكثر الأنواع شهرة تشمل المغناطيس الدائم، المغناطيس الكهربائي، والمغناطيس المؤقت.
فيما يلي سنقوم بالتفصيل في شرح هذه الأنواع الثلاثة:
للمزيد من المعلومات:
المغناطيس الدائم
- المغناطيس الدائم يتميز بتركيبته الداخلية التي تمكّنه من إنتاج مجال مغناطيسي ذاتي.
- يعود السبب في ذلك إلى وجود عدد كبير من الذرات البلورية داخله.
- كل ذرة تحتوي على نواة تدور حولها مجموعة من الإلكترونات الحرة.
- تشبه هذه الإلكترونات الشحنات الكهربائية وتتولد عنها مجال مغناطيسي.
- نتيجة لذلك، المجال المغناطيسي المحيط بالمغناطيس الدائم يتكون من مجموع شحنات الإلكترونات التي تدور حول النواة.
- يُلاحظ أن هذا المجال يضم اتجاهات متنوعة، مما يترتب عليه إلغاء بعضها البعض.
المواد المستخدمة في تصنيع المغناطيس الدائم
- توجد العديد من المواد المغناطيسية المناسبة لصنع المغناطيس الدائم.
- تُعرف هذه المواد باسم المغناطيسات الحديدية.
- تشمل هذه المواد الحديد، الكوبالت، والنيكل.
- تتشارك هذه المواد في ترتيب الإلكترونات ومداراتها.
- لذا، تمتلك هذه المواد مجالاً وقوة جذب مغناطيسية.
- يُقاس قوة المجال المغناطيسي بوحدة الجاوس.
- الأهم من ذلك، أن أعلى قوة للمجال المغناطيسي المتاحة تبلغ 8000 جاوس.
- ومع ذلك، فإن تطور المغناطيس ساهم في زيادة القوة لتبلغ 450 جاوس.
أنواع المغناطيس الدائم
- يوجد أربعة أنواع أساسية من المغناطيس الدائم.
- من بينها المغناطيس السيراميكي أو الفيريت.
- كذلك يتواجد مغناطيس الألنيكو.
- بالإضافة إلى مغناطيس النيوديميوم، ومغناطيس السماريوم والكوبلت.
المغناطيس المؤقت
- المغناطيس المؤقت يمتاز بقوة جذب ومجال مغناطيسي لفترة زمنية محددة، بعكس المغناطيس الدائم.
- المواد المستخدمة في تصنيع هذا النوع من المغناطيس تملك قوة جذب أقل مقارنة بتلك المستخدمة في المغناطيس الدائم.
- لذا، لا تنطبق عليها خاصية التدفق الكهرومغناطيسي.
- تشمل المواد المستخدمة في صناعة المغناطيس المؤقت الحديد الملدن والفولاذ.
- يتم تصنيع المغناطيس المؤقت عن طريق توحيد اتجاه الإلكترونات الداخلة فيه.
- أبسط طريقة لتحويل قطعة من الحديد الملدن أو الفولاذ إلى مغناطيس مؤقت هي من خلال إلصاقها بمغناطيس دائم.
- عقب ذلك، تصبح هذه القطعة مغناطيس مؤقت وجاهزة لجذب المواد المغناطيسية.
- أيضاً، يمكن تصنيع مغناطيس مؤقت عن طريق تعريضه لمجال كهربائي.
أنواع المغناطيس المؤقت
- هناك نوعان أساسيان للمغناطيس المؤقت.
- الأول هو المغناطيس المؤقت الشائع، الذي يشمل قطعة من الحديد الملدن أو الفولاذ، والتي يمكن تحويلها إلى مغناطيس مؤقت عند الالتصاق بمغناطيس دائم.
- يسهل العثور على هذا النوع، كما في المسامير والمشابك المعدنية الخاصة بالأوراق.
- أما النوع الثاني فهو المغناطيس المؤقت الكهربائي، الذي يتطلب مرور تيار كهربائي ليعمل كمغناطيس.
- تختفي هذه القوة بمجرد انقطاع التيار الكهربائي.
- يستخدم هذا النوع في تصنيع الأجراس الكهربائية والمحركات.
المغناطيس الكهربائي
- يتكون المغناطيس الكهربائي من مادة ممغنطة يغلفها مجموعة من الأسلاك اللولبية.
- تُوصل هذه الأسلاك بمصدر للتيار الكهربائي، وعند إغلاق الدائرة ومرور التيار، يتحول إلى مغناطيس كهربائي.
- عندما يمر التيار، تؤثر الإلكترونات وتعمل على توليد مجال مغناطيسي.
- يمكن التحكم في قوة جذب المغناطيس من خلال تنظيم التيار في هذه الملفات.
- أما عند توقف التيار الكهربائي، فإن المغناطيس يخرج عن العمل.
- يستعمل هذا النوع من المغناطيس في الألعاب أو الأجهزة الإلكترونية التي تحتاج للمغناطيس لفترة زمنية محددة.
- وبذلك، يعتبر المغناطيس الكهربائي نوعاً من المغناطيس المؤقت.
تاريخ المغناطيس وكيفية اكتشافه
- يتكون المغناطيس من نسبة من الحديد أو هيدروكسيد الحديد ونسبة من الأكسجين.
- ينتج المغناطيس عادة من المواد الناتجة عن الحمم البركانية.
- كان أول من اكتشف المغناطيس فيلسوف يوناني يُدعى طاليس الملطي، وذلك في القرن السادس قبل الميلاد، عندما درس تأثير بعض الأحجار المغناطيسية.
- أطلق مصطلح “مغناطيس” لأول مرة في اليونان القديمة نسبة إلى راعي أغنام يوناني يدعى ماغنيس، الذي اكتشف المغناطيس عندما التصقت المسامير الحديدية في عصاه أو حذائه.
- توجد رواية أخرى تربط كلمة “مغناطيس” بمدينة مغنيسيا في آسيا الصغرى، والتي تُعرف اليوم بتركيا.
- كان الاستخدام الأول للمغناطيس في تصنيع بوصلة تشير إلى اتجاه الجنوب، في الصين، حيث كانت تتكون من مغناطيس على شكل ملعقة معلق بحرية في صفيحة مربعة من البرونز أو النحاس، يشير إلى الجنوب بعد إتمام دورتها الكاملة.
- في عام 1190 ميلادي، أجرى الأوروبيون تحسينات على هذه البوصلة، مما جعلها تشير أيضاً إلى اتجاه الشمال بالإضافة إلى اتجاه الجنوب.