أنواع المغناطيس واستخداماته

أنواع المغناطيس واستخداماته

أنواع المغناطيس
1- مغناطيس طبيعي يستخرج من الأرض هو المعروف بأكسيد الحديد المغناطيسي Fe3O4 ، كما أن الأرض نفسها عبارة عن مغناطيس عملاق ، وكذلك الشمس والنجوم الأخرى ومعظم الكواكب. فعطارد والزهرة والمريخ لها مجالات مغنطيسية أضعف من المجال المغنطيسي الأرضي ، أما زحل والمشتري ونبتون وأورانوس فمجالاتها وأغلفتها المغنطيسية أقوى نسبيًا مقارنة بالمجال أو الغلاف المغنطيسي الأرضي .
2- مغناطيس صناعي وهو الذي يقوم بصنعه الإنسان ويتم ذلك بثلاث طرق هي :
( أ ) في المعمل حيث يصهر الحديد ثم يصب في قوالب معرضة لمجال مغناطيسي قوي فتتشكل ثنائيات الأقطاب في الحديد ( حرة الحركة ) بتأثير المجال المغناطيسي ويصبح القالب بعد تجمده عبارة عن قضيب من المغناطيس
( ب ) بالدلك كما يحدث عندما تدلك قطعة من الحديد بقضيب من المغناطيس باتجاه واحد فتنتظم الثنائيات مؤقتا .
( جـ ) المغناطيس الكهربائي : يلف سلك موصل ومعزول حول قضيب من الحديد) المطاوع ويمرر التيار الكهربائي في السلك , ( الحديد المطاوع : هو أنقى أنواع الحديد ويتميز بأنه قوي الصلابة ونحصل عليه بتقليل نسبة الكربون في الحديد ، ويتميز بأنه يكتسب المغنطه بسهوله عند غلق الدائرة وسرعان ما يفقدها عند فتح الدائرة) ) .

ولعلكم تتساءلون ، كيف تتشكل ثنائيات الأقطاب ،
تشكل ثنائيات الأقطاب يعود ذلك إلى ميكانيكا الكم و مبدأ اللايقينية ، و سببه وجود إلكترونات غير متزاوجة في مداراتها و عندما نعرضها لمجال مغناطيسي قوي فإننا نؤثر عليها ليكون عزمها المغناطيسي في نفس الاتجاه و تحافظ على ذلك عند تصلبها ، و لكنها تكون مغانط ضعيفة و دائمة .
زيادة توضيح :: الإلكترون له أربعة أعداد كمية : عدد الكم الرئيسي و هو رقم المدار الذي يوجد فيه الإلكترون و عدد الكم الفرعي [ s, p , d, f] و عدد الكم المغزلي و هو دوران الالكترون حول نفسه ( مع عقارب الساعة أم ضدها ) و عدد الكم المغناطيسي ( يصف دوران الالكترون حول النواة ) و ترتبط قيمته بقيمة عدد الكم الفرعي أي بشكل المدار و عدد الكم الرئيسي أي قربه و بعده عن النواه و هل يتحرك في المدار باتجاه عقارب الساعة أم ضدها ..
و حسب قاعدة هُند أنه لا يمكن لإلكترونين لهما نفس أعداد الكم فإذا وجد إلكترونين في نفس المدار فإنها يختلفان في عدد الكم المغناطيسي بحيث أحدهما يلغي الأثر المغناطيسي الناشيء عن حركة الآخر ... و لذلك المادة القابلة للتمغنط لابد و أن توجد بها إلكترونات مفردة ...
(( الالكترون يعتبر شحنة متحركة و بالتالي ينشأ عنه مجال مغناطيسي ))
ويقول كذلك الأستاذ / إحسان في إحدى درره :
يقصد بثنائيات القطب ليس أقطاب المغناطيس المرئية لنا ، وإنما هي داخل المادة .
نفصل في هذا الموضوع قليلاً :
حركة الإلكترونات حول النواة مدارية ومغزلية ، الحركة المدارية ( الفلكية ) تشبه بحركة تيار كهربائي في حلقة مغلقة من موصل ، أما الحركة المغزلية فهي ( دوران الإلكترون حول نفسه ) تشبه بمغناطيس صغير جداً له عزم مغناطيسي محدود .
في بعض المواد تكون اتجاهات هذه المغنطيسات بحيث تلاشي تأثير بعضها البعض ، ويبقى تأثير الحركة المدارية .
بعض المواد تأخذ هذه المغنطيسات الصغيرة اتجاهاً يكون لمحصلة عزومها
المغناطيسية قيمة .
العزم الكلي للذرة هو محصلة العزوم المغناطيسية الناشئة عن مجموع الحركتين
المدارية والمغزلية .
المادة غير الممغنطة ترتيب الذرات عشوائي يؤدي إلى انعدام العزم المغناطيسي الكلي .
في المواد الفيرومغناطيسية ( كالحديد ) العزم المغناطيسي للذرة الناشئ عن الحركة المغزلية كبير جداً بسبب وجود إلكترون واحد في أكثر من مدار من المدارات الخارجية للذرة .
من خصائص هذه المواد أن الذرات تتجمع في مناطق ( دومينات ) ، وتكون ذرات كل منطقة مرتبة فيما بينها بحيث تكون محصلة عزومها المغناطيسية في اتجاه واحد .
المادة غير الممغنطة يكون توزيع المناطق فيها عشوائي ، بحيث ينعدم العزم المغناطيسي للمادة . عند وضعها في مجال مغناطيسي خارجي فإنه
يرتب جميع هذه المناطق في اتجاهه فيكون العزم المغناطيسي كبيرجداً .
هذه الدومينات هي ما سماه الكتاب بثنائيات القطب .
علماً أني لي ملاحظة على رسمة الكتاب بوضعه ثنائيات كهربائية وليست
ثنائيات مغناطيسية .

تذكير بمعلومات عامة عن المغناطيس :

للمغناطيس قطبين ، الأقطاب المختلفة تتجاذب والأقطاب المتشابهة تتنافر , وسبب ذلك هو وجود كل منهما في مجال الآخر مما يُخضع كل منهما لقوة مغناطيسية تعمل على تحركيه نحو الآخر .

ولا يمكن الحصول على مغناطيس ذي قطب واحد ( لهذا يسمى المغناطيس ثنائي القطب ) )
أقسام المواد انجذابها للمغناطيس :
تنقسم المواد في انجذابها للمغناطيس إلى قسمين وهي :
1- مواد مغناطيسية : وهي المواد التي تنجذب للمغناطيس القوي والضعيف مثل الحديد والكوبالت والنيكل .
2- مواد غير مغناطيسية : وهي المواد التي لا تنجذب إلا للمغناطيس القوي مثل النحاس والألمونيوم
استخدامات المغناطيس :
1- بعضها تُلصق بفلزات معينة، مما يجعلها مفيدة في صنع أدوات الربط والمزالج
2- يتطلب تشغيل الأدوات والأجهزة والقطارات، التي تعمل بالكهرباء، استخدام المغانط، حيث تتكون كل المحركات الكهربائية أساسًا من موصل كهربائي دوار، موضوع بين قطبي مغناطيس ثابت.
تستخدم مغانط ضخمة في تحريك الخُرد الحديدية والفولاذية.3-
4- تقوم المغانط بتخزين الأصوات والصور على الشرائط السمعية والبصرية. وتساعد مغانط في الهواتف والراديوهات وأجهزة التلفاز في تغيير النبضات الكهربائية إلى أصوات
5- يستخدم العلماء مغانط قوية للاحتفاظ بالغازات في بحوث الطاقة النووية.
وبعض الأحجار والمعادن والنيازك مغانط طبيعية. والأرض نفسها مغنطيس عملاق، وكذلك الشمس والنجوم الأخرى ومعظم الكواكب. وتحتوي بعض الحشرات والطيور والأسماك على مغانط صغيرة جدًا في أجسامها. ويعتقد علماء الأحياء أن هذه المغانط قد تساعد الحيوانات على استكشاف مساراتها أثناء هجراتها..