صناعة المغناطيس

بواسطة: - آخر تحديث: ١٣:٤١ ، ١٥ يونيو ٢٠٢٠
صناعة المغناطيس

المغناطيس

إنّ المغناطيس مادةً تمتلك القُدرة على جذب الحديد، وإنشاء مجالٍ مغناطيسيّ حوله، لقد وُجد في أواخر القرن التاسع عشر الميلادي أنّ أغلب المواد الّتي نعرفها، تمتلك بالفعل بعض الخصائص المغناطيسيّة، وإن كانت ضعيفة، وكانت الصفة الظاهرة التي اشتركت فيها جميع هذه المواد بعد اختبارها للمغناطيسية هي المغناطيسيّة المُعاكسة أو ما يُسمّى بالتنافر، وهي خاصية تجعل المادّة تُعطى قوّة تنافر ضعيفة بين قطبي المغناطيس، وأظهرت الاختبارات أيضًا قدرة بعض المواد على أن تكون مُمغنطة بوجود المغناطيس، لكن تزول هذه المغنطة بزوال المغناطيس، لكن تبيّن أنه يوجد ثلاثة مواد فقط قادرة على أن تبقى مُمغنطة دائمًا، وهي؛ الحديد، والكوبالت، والنيكل.[١]


صناعة المغناطيس

تختلف أنواع المواد المُكونة للمغناطيس باختلاف أنواعه، وكذلك فإن عمليات تّصنيعه تعتمد على نوعه، فتصنيع المغناطيس الكهربائيّ مثلًا يكون باستخدام تقنيات صبّ المعادن، وتُصنّع أنواعٌ أخرى من المغناطيس المرن باستخدام البلاستيك؛ إذ تُخلط المواد، ثمّ تُسخّن، وتُجبر على الحركة من خلال فتحة محددة تحت الضغط.

تُصنّع أنواع أخرى من المغناطيس بالتعدين باستخدام تقنية ميتالورجيا المساحيق، فيُعرّض المعدن المسحوق إلى درجة حرارة وضغط كبيرين، ثمّ يُعرّض المعدن إلى قوى مغناطيسيّة لتشكيل المغناطيس النهائي؛ إذ تُوضع قطعة المعدن بين أقطاب مغناطيس كهربائي قوي جدًا، وموجهًا في الاتجاه المطلوب للتمغنط، ثم يُشغّل المغناطيس الكهربائي لفترة من الزمن، فتعمل القوة المغناطيسية المتولدة على محاذاة مجموعات الذرات أو المجالات المغناطيسية داخل قطعة المعدن لتصبح مغناطيس دائم وقوي، تستخدم هذه الطريقة لإنتاج مغناطيس دائم وقوي من معدن النيوديميوم والحديد البورون. [٢]


خصائص المغناطيس

يتميّز المغناطيس بعدة خصائص، إليكَ أبرزها:[٣]

  • يحتوي المغناطيس على قطبين، قطب شمالي ويرمز له بالرمز (N)، وقطب جنوبي يرمز له بالرمز(S).
  • تنجذب الأقطاب المتعاكسة للمغناطيس، بينما تتنافر الأقطاب المتشابهة.
  • إذا تعرّض المغناطيس الدائم للطرق المتكرر، فإنّ ذلك يُقلل من قوة المجال المغناطيسي.
  • يُصنع المغناطيس من المعادن المغناطيسية مثل؛ الحديد، والنيكل، والكوبالت، وهذه هي المعادن النقية الوحيدة التي يمكن تحويلها إلى مغناطيس دائم.


مبدأ عمل المغناطيس

تحتوي المعادن على العديد من الإلكترونات التي تدور حول نواة كل ذرّة، وينتج من حركة الشحنات المجال المغناطيسيّ، بحيث تدور الإلكترونات في بعض المعادن في اتّجاه واحد فقط، فيتولد من هذه الحركة حقلًا مغناطيسيًّا، لكن تدور الإلكترونات في بعض المعادن في اتّجاهين مُتعاكسَين، بحيث يلغي مجال أحدها الآخر.

لكن بالرغم من ذلك، فإنّه لا يمكن وصف المادّة مغناطيسيّة بالاعتماد فقط على حركة الإلكترونات حول الذرّة في المعادن، لأنها قد تلغي بعضها البعض كما ذكرنا، فلا يتولَّد بالتالي حقل مغناطيسي، بينما في بعض المواد المغناطيسية كالحديد مثلًا، لا يوجد له عدد زوجي من الإلكترونات حول نواته يدور في كلا الاتجاهين، فينشأ مجال مغناطيسي عام، تعمل فيه الذرّات على سَحْب بعضها البعض لتكوِين نطاقات ومجالات مُرتَّبة في اتّجاه واحد، إلّا أنّه يمكن للذرّات أن تتجمَّع في جزء آخر من المادّة، وباتّجاه مختلف وعشوائي، الأمر الذي يؤدّي إلى إلغاء بعضها البعض، لكن بالرغم من ذلك يمكن بسهولة صنع مغناطيس، بوَضْع الحديد داخل مجال مغناطيسيّ خارجي أكبر، مثل؛ المجال الكهربائيّ المتولّد من استخدام المغناطيس الكهربائيّ، بحيث تُجبر كل المجالات المتولّدة على المحاذاة وإنتاج المغناطيس.[٤]


أنواع المغناطيس

يُصنَّف المغناطيس إلى ثلاثة أنواع:[٥]

  • المغناطيس الدّائم: يُصدر المغناطيس الدائم مجالات جذبٍ مغناطيسي دون الحاجة لأيّ مصدر خارجيّ للمغناطيسية، أو تيّار كهربائيّ؛ فهو مغناطيسيّ بطبيعته، ويحتوي المغناطيس الدائم على سبائك تتكون من أنواع مختلفة من الموادّ المغناطيسية، ولكلّ نوعٍ منها خصائص وقوّة جذبٍ مختلفة عن الأنواع الأخرى بالرغم من أنّ جميعها تعتمد على نفس التركيب، وغالبًا ما يُستخدم في هذا النوع من المغناطيس الألمنيوم، والنيكل، والكوبالت أو الحديد السترونتيوم.
  • المغناطيس المُؤقَّت: هو مادّة غير مغناطيسيّة، لكنّها تُصبح مثل المغناطيس عند تعرضها لمجال مغناطيسيّ خارجيّ، ويفقد هذا المغناطيس خاصية المغناطيسية بمجرّد زوال تأثير المجال المغناطيسي.
  • المغناطيس الكهربائيّ: هو مغناطيس قوي جدًا، ينشأ بوضع قلب معدني داخل لفائف من الأسلاك التي تحمل تيارًا كهربائيًا، بحيث تولد الكهرباء في الملف مجالًا مغناطيسيًا، وتعتمد قوة المغناطيس الكهربائي على قوة التيار الكهربائي، وعدد لفائف الأسلاك.


مَعْلُومَة

لا شكًّ أنّ المغناطيس يُستخدم بكثرة في حياتكَ اليومية، فهو يلعب دورًا مهمًا في مجموعة واسعة من الأجهزة، بما في ذلك؛ الألعاب البسيطة وأجهزة الكمبيوتر، وبطاقات الائتمان، وآلات التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)، ومعدات الأعمال المختلفة، يتراوح حجم المغناطيس من أجزاء صغيرة بالكاد تُرى، إلى الأحجام العملاقة التي تزن أطنانًا، في بعض الأجهزة يُمكنكَ رؤية المغناطيس بوضوح، إلّا أنّ البعض الآخر من الأجهزة، والأدوات المنزلية، والطبية، والتجارية غالبًا ما يُوضع المغناطيس فيها داخل جسم القطعة، فيُؤدي المغناطيس فيها عمله بشكل غير مرئي.

ومن أبرز استخدامات المغناطيس في مجال الطب، استخدامه في التصوير بالرنين المغناطيسي لمحاذاة ذرات الهيدروجين في الجسم، ممّا يُساعد على إنتاج صور ثلاثية الأبعاد مفصلة لمناطق في جسمكَ، ويُستخدم المغناطيس بطريقة مشابهة على نطاق واسع لتعليق القطارات وزيادة سرعتها بشكل لا يصدق.

تُستخدم العديد من الأجهزة الشائعة المغناطيس في محركاتها الكهربائية والمجالات المغناطيسية لتوليد القوة، لذا فإن أي جهاز يستخدم الكهرباء لإنشاء الحركة يحتوي بالضرورة على مغناطيس، مثل؛ الخلاطات، وفتحات أبواب المرآب، وغسالات الأطباق. وتستخدم أجهزة التلفاز والشاشات القديمة المجالات المغناطيسية لمعالجة الإلكترونات لتكوين الصور، وتستخدم مكبرات الصوت وسماعات الرأس، والهواتف، وأجراس الباب المغناطيس لإصدار الصوت، ويوضع المغناطيس في أشياء مثل الأحذية والوسادات، لتوفير الراحة والحماية من الألم.[٦]


المراجع

  1. "Magnet", britannica, Retrieved 2020-6-14. Edited.
  2. "Magnet", madehow, Retrieved 2020-6-14. Edited.
  3. "Magnets", bbc, Retrieved 2020-6-15. Edited.
  4. David Wood, "What is a Magnet? - Definition & Examples"، study, Retrieved 2020-6-14. Edited.
  5. "Magnet Frequently Asked Questions", intemag, Retrieved 2020-6-15. Edited.
  6. Faith Chandler (2018-3-13), "Uses of Magnets in Our Daily Life"، sciencing, Retrieved 2020-6-15. Edited.