على مر السنين تطورت المغناطيسات إلى مواد عالية القوة التي لدينا اليوم، حيث أنه تم اكتشاف أنه من خلال إنشاء سبائك من مواد مختلفة يمكن للمرء أن يحدث تأثيرات مماثلة لتلك الموجودة في صخور الحجر الطبيعي ويزيد من مستوى المغناطيسية.
 |
| أنواع المغناطيس |
ما هو المغناطيس؟
هو عبارة عن أجسام صلبة تجذب الحديد أو الفولاذ عن طريق ظاهرة تسمى المغناطيسية
حيث تولد حقلا مغناطيسيا وتجذب المواد الممغنطة إليها.
قد يكون للمغناطيس القدرة على القيام بذلك بشكل طبيعي مثل حجر المغناطيس، أو قد يكتسب القدرة عند دمجه مع عناصر أخرى مثل السماريوم كوبالت.
قد يكون للمغناطيس القدرة على القيام بذلك بشكل طبيعي مثل حجر المغناطيس، أو قد يكتسب القدرة عند دمجه مع عناصر أخرى مثل السماريوم كوبالت.
خصائص المغناطيس
فيما يلي خصائص المغناطيس:
- قوة المغناضيس أكبر عند الأطراف وتضعف عند منتصفه.
- لكل مغناطيس قطب شمالي وقطب جنوبي،حيث أنه عندما يتم قطع المغناطيس إلى قطعتين سيكون لكل من القطعتين القطب الشمالي والقطب الجنوبي.
- المغناطيس يجذب برادة الحديد والنيكل و تتركز قوة الجذب عند قطبي لمغناطيس.
- محور المغناطيس هو عبارة خط وهمي يمر في قطبي المغناطيس.
- قانون الأقطاب المغناطيسية وهو أن الأقطاب المتشابه تتنافر والأقطاب المختلفة تتجاذب .
- اختبار مؤكد للمغنطة: يتم إجراء هذا الاختبار للتحقق مما إذا كان قضيب معين ممغنطا أم لا عن طريق التحقق من جاذبية أو تنافر قضيب الحديد والمغناطيس.
- يتولد في الحيز المحيط بالمغناطيس مجال مغناطيسي من جميع الاتجاهات .
- يفقد المغناطيس خواصة مثل خاصية الانجذاب من خلال التسخين بالحرارة الشديدة أو توصيله بالكهرباء أو عند الطرق الشديد عليه.
اشكال المغناطيس
فيما يلي نقدم لكم أمثلة على المغناطيسات شائعة الاستخدام
مغناطيس حدوة الحصان
إنه مغناطيس على شكل حرف U ، والذي يظل ممغنطا، ويتميز هذا المغناطيس هي أن كلا القطبين المغناطيسيين (N و S) متوازيان مع بعضهما البعض ويواجهان نفس الاتجاه.
شريط المغناطيس
يسمى المغناطيس الذي له شكل شريط مستطيل بقضيب مغناطيسي، طرفاها يصوران القطب الشمالي والقطب الجنوبي على التوالي، وهذا مغناطيس دائم لأنه يظل ممغنطا في جميع الأوقات.
مغناطيس دائري
المغناطيس ذو الحجم الصغير والشكل الدائري يسمى مغناطيس دائري، وكون به ثقب في المركز يتم استخدامه في حمل أشياء صغيرة الحجم مثل مقبض أو حلق أو خطاف.
استخدامات المغناطيس
فيما يلي تطبيقات المغناطيس وهي كالتالي:
- تستخدم المغناطيسات لبناء الإبر المغناطيسية وبوصلة البحارة.
- تجد المغناطيسات الدائمة تطبيقات في المولدات والمسرعات الكهربائية والمحركات الكهربائية.
- تجد المغناطيسات الكهربائية تطبيقا في مكبرات الصوت والأجراس الكهربائية والرافعات الكهربائية.
- تستخدم المغناطيسات لفصل حشوة الحديد عن خليط صلب آخر.
أنواع المغناطيس Types Of Magnets
هناك أربعة أنواع رئيسية من المغناطيس هم كالتالي:
- المغناطيس المؤقت Temporary magnet
- المغناطيس الدائم Permanent magnet
- المغناطيس الكهربائي Electromagnets
- المغناطيس فائق الموصلية Superconductors
المغناطيس المؤقت Temporary magnet
يمكن مغنطة المغناطيسات المؤقتة في وجود مجال مغناطيسي، وعند إزالة المجال المغناطيسي تفقد هذه المواد خصائصها المغناطيسية، مثل المسامير الحديدية ومشابك الورق .
تطبيقات المغناطيس المؤقت
يستخدم هذا النوع من المغناطيس في الهواتف والمحركات الكهربائية وحتى في إنتاج الكهرباء وما إلى ذلك.
المغناطيس الدائم Permanent magnet
المغناطيس الدائم هو تلك المغناطيسات التي يشيع استخدامها، تعرف باسم المغناطيس الدائم لأنها لا تفقد خصائصها المغناطيسية بمجرد مغنطتها.
الاستخدام الأكثر شيوعا لهذا النوع من المغناطيس هو استخدامه لحفظ الملاحظات وتزيين باب الثلاجة. يتم استخدامها كخطافات ومكبرات صوت وصنع مجوهرات وبوصلة للإشارة إلى الاتجاهات وما إلى ذلك.
أنواع المغناطيس الدائم
وتنقسم المغناطيسات الدائمة أيضا إلى أنواع مختلفة بناء على تكوينها فنجد أنه هناك أربعة أنواع من المغناطيس الدائم هم التالي:
- نيوديميوم حديد بورون
- سماريوم كوبالت (SmCo)
- النيكو
- السيراميك أو الفريت
نيوديميوم حديد بورون
هذه مغناطيسات قوية حقا حتى أن قطر المغناطيس الذي يبلغ قطره نصف بوصة قادر على رفع أجسام مغناطيسية حديدية تزن عدة أرطال هذه هي أغلى الأنواع الموجودة، وهي مكونة من مواد مغناطيسية أرضية نادرة لها خصائص مغناطيسية بسبب الحقول المغناطيسية العالية عادة ما يتم تصغير حجمها.
سماريوم كوبالت (SmCo)
تمتلك مغناطيس السماريوم قوة مغناطيسية عالية ويمكن أن يكون من الصعب نزع المغنطة ومع ذلك فمن المعروف أنها تمتلك قوة ميكانيكية منخفضة، لديها القدرة على تحمل درجات حرارة تصل إلى 300 درجة مئوية ومقاومة للأكسدة.
النيكو
هذا النوع من المغناطيس ، كما يوحي الاسم ، مصنوع من الألومنيوم والنيكل والنحاس، يمكن نزع المغنطة عند الرغبة وتوفر مقاومة لمجموعة جيدة من درجات الحرارة، ويتم تشكيلها إما عن طريق عمليات الصب أو التلبيد، كما أنها قادرة على اتخاذ مجموعة كبيرة ومتنوعة من الأشكال.
سيراميك أو فريت
هذه مغناطيسات قوية يصعب إزالتها، سهلة الإنتاج ومصنوعة باستخدام عملية التلبيد، ومع ذلك يجب توخي الحذر أثناء جعلها تميل إلى أن تكون هشة وبالتالي يتم استخدام أداة تحتوي على الماس لطحنها، وتتميز بأن أسعارها معتدلة.
طرق إزالة المغناطيس الدائم
فيما يلي طرق إزالة المغناطيس الدائم:
- تعريض المغناطيس لدرجات حرارة قصوى.
- يتم فك التجاذب المغناطيسي بين ذرات المغناطيس عند طرقها.
- يؤدي ضرب مغناطيس واحد مع الآخر بطريقة غير مناسبة إلى تقليل القوة المغناطيسية.
المغناطيس الكهربائي Electromagnets
تستخدم المغناطيسات الكهربائية عند الحاجة إلى مغناطيس قوي جدا، تصنع المغناطيسات الكهربائية عن طريق وضع قلب معدني داخل ملف من الأسلاك ملفوفة بإحكام يحمل تيارا كهربائيا، تنتج الكهرباء التي تمر عبر السلك مجالا مغناطيسيا أثناء تدفق التيار الكهربائي.
خصائص المغناطيس الكهربائي
- يعمل القلب كمغناطيس دائم ولكن بمجرد توقف التيار يفقد الخصائص المغناطيسية.
- من السهل تغيير قوة وقطبية المجال المغناطيسي لهذه المغناطيسات عن طريق تغيير حجم التيار المتدفق عبر السلك وتغيير اتجاه الشحنة الكهربائية.
- تعتمد قوة المغناطيس الكهربائي على قوة التيار الكهربائي وعدد لفائف الأسلاك.
تطبيقات المغناطيس الكهربائي
- يستخدم في أجهزة الكمبيوتر وأجهزة التلفزيون والمحركات الكهربائية .
- يستخدم في أجهزة الراديو وأشرطة الفيديو ومكبرات الصوت.
- يستخدم في الأنواع المختلفة الرافعات الكبيرة وكابلات الرفع والقضبان أثناء البناء.
- يستخدم في القطارات المغناطيسية والهواتف والعديد من الأجهزة الحديثة الأخرى.
أنواع المغناطيس الكهربائي
الأنواع الشائعة من المواد التي يصنع منها المغناطيس الدائم هي كالتالي:
- السيراميك:مغناطيس السيراميك قوي ويعمل بشكل جيد في معظم التجارب.
- النيكو:تعتبر مغناطيسات النيكو أقوى وتعمل بشكل جيد للغاية في التجارب العلمية على الرغم من أنها أغلى ثمناً من مغناطيس السيراميك.
- والنيوديميوم: مغناطيس النيوديميوم قوي للغاية بحيث يمكن لقطر نصف بوصة أن يرفع عدة أرطال من الأجسام المغناطيسية، إلا إنها أغلى أنواع المغناطيس الثلاثة.
المغناطيس فائق الموصلية Superconductors
الموصلات الفائقة هي الأقوى بين جميع المغناطيسات. هذه المغناطيسات مصنوعة أيضا من ملفات سلكية من سبائك معدنية خاصة بدون قلب معدني. تصبح هذه السبائك المعدنية موصلات فائقة عندما يتم تبريدها في درجات حرارة منخفضة للغاية.
تطبيقات المغناطيس فائق الموصلية
تشمل استخدامات المغناطيس فائق الموصل آلات التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)، ومعدات الرنين المغناطيسي النووي، ومقاييس الطيف الكتلي، وعملية الفصل المغناطيسي ، ومسرعات الجسيمات ، إلخ.
المصادر