توجد أنواع متعددة من المغناطيس، لكن جميع هذه الأنواع تتشارك في العديد من الخصائص. بغض النظر عن الشكل أو الحجم، فإن جميع أنواع المغناطيس تتمتع بقدرة على جذب المواد المعدنية.
في هذا المقال، سنتناول خصائص المغناطيس وأنواعه. فلنتابع معًا.
معلومات عامة عن المغناطيس
- يُعرف المغناطيس بمصطلح magnet.
- يغطي المغناطيس مجالًا مغناطيسيًا حوله.
- هذا المجال ينتج عنه قوة جذب للأجسام المعدنية التي تُظهر خصائص مغناطيسية، مثل الحديد.
- يتميز كل مغناطيس بوجود قطبين مغناطيسيين.
- أي جسم يجذبه المغناطيس يحتوي أيضًا على مجموعة من الأقطاب.
- تشتمل هذه الأقطاب على أقطاب موجبة وسالبة.
- ويتميز المغناطيس باحتوائه على قطبين رئيسيين، وهما القطب الشمالي والقطب الجنوبي.
- عندما يتم تعليق المغناطيس في الهواء، يتحرك حتى يستقر بحيث يشير قطبه الشمالي نحو الشمال وجنوبه نحو الجنوب.
- من المعروف أن الأقطاب المتشابهة تتنافر، بينما الأقطاب المختلفة تتجاذب.
- إذا تم تقريب القطب الشمالي لمغناطيس من القطب الجنوبي لمغناطيس آخر، فإنهما ينجذبان، والعكس صحيح.
- كلما اقتربت الأقطاب، تزداد قوة الجذب بينهما.
- تشمل أنواع المغناطيس الطبيعية والصناعية، بما في ذلك مغناطيس حدوة الحصان ومغناطيس على شكل حرف U ومغناطيس الإبرة.
- بينما يُعتبر المغناطيس الدائم، المغناطيس الكهربائي، والمغناطيس المؤقت من أشهر الأنواع.
سنستعرض الآن تفاصيل هذه الأنواع الثلاثة:
المغناطيس الدائم
- المغناطيس الدائم يتميز بتركيبه الداخلي، الذي يمكّنه من إنشاء مجال مغناطيسي ذاتي.
- تحتوي التركيبة الداخلية على عدد كبير من الذرات البلورية.
- هذه الذرات تحتوي على نوى تتحرك حولها إلكترونات حرة.
- تؤدي حركة الإلكترونات إلى إنتاج مجال مغناطيسي حول كل نواة.
- تشكل شحنات هذه الإلكترونات المجال المغناطيسي المحيط بالمغناطيس الدائم.
- تجدر الإشارة إلى أن هذا المجال يشتمل على اتجاهات متعددة، مما يؤدي إلى إلغاء بعضها البعض.
المواد المُستخدمة في تصنيع المغناطيس الدائم
- توجد مجموعة من المواد المغناطيسية المناسبة لصناعة المغناطيس الدائم تُعرف بالمغناطيسات الحديدية.
- تشمل هذه المواد الحديد والكوبالت والنيكل.
- تتشارك جميع هذه المواد في الطريقة التي تُرتب بها إلكتروناتها ومداراتها.
- نتيجةً لذلك، تمتاز هذه المواد بوجود مجال مغناطيسي وقوة جذب مغناطيسية.
- قوة المجال المغناطيسي تقاس بوحدة الجاوس، حيث تصل أكبر قوة إلى 8000 جاوس.
- مؤخراً، طورت أنواع المغناطيس لتصل قوة المجال إلى 450 جاوس، وهو ما يمثل زيادة ملحوظة.
أنواع المغناطيس الدائم
- هناك أربعة أنواع رئيسية من المغناطيس الدائم.
- من بين هذه الأنواع يوجد المغناطيس السيراميكي أو المغناطيس الفيريت.
- تشمل القائمة أيضًا مغناطيس ألنيكو ومغناطيس النيوديميوم ومغناطيس السماريوم وكوبلت.
المغناطيس المؤقت
- المغناطيس المؤقت يمتلك قوة جذب ومجال مغناطيسي لفترة مؤقتة، على عكس المغناطيس الدائم.
- تكون المواد المستخدمة في صنع هذا النوع من المغناطيس ذات قوة جذب أقل بكثير من تلك المستخدمة في المغناطيس الدائم.
- لذا، فإنها لا تُظهر خاصية التدفق الكهرومغناطيسي.
- الحديد الملدن والفولاذ هما الغالبان في تصنيع المغناطيس المؤقت.
- يتم تصنيع المغناطيس المؤقت من خلال توجيه اتجاه الإلكترونات داخله.
- يمكن تحويل قطعة من الحديد الملدن أو الفولاذ إلى مغناطيس مؤقت عن طريق الإلصاق بمغناطيس دائم.
- يمكن أيضًا تصنيع مغناطيس مؤقت عن طريق وضعه في مجال كهربائي.
أنواع المغناطيس المؤقت
- يوجد نوعان رئيسيان من المغناطيس المؤقت.
- النوع الأول هو المغناطيس المؤقت الشائع، وهو قطعة من الحديد الملدن أو الفولاذ يمكن تحويلها إلى مغناطيس مؤقت.
- هذا النوع يتمثل في المسامير والمشابك المعدنية.
- أما النوع الثاني فهو المغناطيس المؤقت الكهربائي، الذي يتحول إلى مغناطيس فقط عند مرور تيار كهربائي.
- تختفي هذه القوة عند انقطاع التيار.
- يستخدم هذا النوع في تصنيع الأجهزة الكهربائية مثل أجراس الأبواب والمحركات.
المغناطيس الكهربائي
- يتكون المغناطيس الكهربائي من مادة ممغنطة يلتف حولها مجموعة من الأسلاك اللولبية المتصلة بمصدر كهربائي.
- عند إغلاق الدائرة ومرور التيار، يتحول إلى مغناطيس كهربائي.
- تؤثر حركة الإلكترونات على تشكيل المجال المغناطيسي.
- يمكن التحكم في قوة جذب هذا المغناطيس من خلال تعديل التيار الكهربائي.
- عند إيقاف سريان التيار، يتوقف المغناطيس عن العمل.
- يستخدم المغناطيس الكهربائي في الألعاب والأجهزة الإلكترونية التي تحتاج إلى مغناطيس لفترة قصيرة.
- لذا، يُعتبر جزءًا من المغناطيس المؤقت.
تاريخ المغناطيس واكتشافه
- يتكون التركيب الفعلي للمغناطيس من الحديد أو هيدروكسيد الحديد والأكسجين.
- ينتج المغناطيس من المواد الناتجة عن الحمم البركانية.
- كان الفيلسوف اليوناني طاليس الملطي هو أول من اكتشف المغناطيس في القرن السادس قبل الميلاد.
- قام بدراسة تأثير بعض الأحجار المغناطيسية، وأطلق لأول مرة اسم مغناطيس في اليونان القديمة.
- يُنسب اكتشافه إلى راعي أغنام يوناني يُدعى ماغنيس.
- كذلك، هناك رواية تنسب كلمة مغناطيس إلى مدينة مغنيسيا في آسيا الصغرى.
- تم استخدام المغناطيس لأول مرة في تصنيع البوصلة لتحديد الاتجاه في الصين.
- احتوت هذه البوصلة على مغناطيس على شكل ملعقة، تم تعليقه حرًا داخل صفيحة من البرونز أو النحاس.
- تم تطوير هذه البوصلة في أوروبا في عام 1190 ميلادي لتشير إلى اتجاه الشمال والجنوب.
