معنى كلمة المغناطيس
المغناطيس هو كل ما يُحاط بمجال مغناطيسي ثابت ، ويظهر تأثير المجال المغناطيسي الذي يُنتجه المغناطيس عند اقترابه من مادة أُخرى ذات مجال مغناطيسي مختلف ، لكنه لا يُرى بالعين المجردة ، ويتحرك هذا المجال من القطب الشمالي للمغناطيس إلى القطب الجنوبي من المغناطيس ذاته أي من الشحنات الموجبة إلى الشحنات السالبة لتُشكل حلقات محكمة الإغلاق .
يمكن القول إن المجال المغناطيسي مشابه للكهرباء بطريقة ما، حيث يوجد شحنة موجبة وشحنة سالبة في الكهرباء، ويتشابه ذلك مع المجال المغناطيسي الذي يحتوي على قطب موجب وآخر سالب، وكذلك يتشابه في طريقة التجاذب والتنافر بين الأقطاب أو الشحنات المتشابهة، حيث يتنافر الأقطاب أو الشحنات المتشابهة ويتجاذب الأقطاب أو الشحنات المختلفة .
كل من المجال المغناطيسي والكهربائي هما كميات متجهة تمتلك مقدارا واتجاها، وليست كميات قياسية، وهناك وحدة قياس لشدة المجال المغناطيسي، بالإضافة إلى العوامل التي تؤثر على شدة المجال المغناطيسي.
وحدة قياس شدة المجال المغناطيسي
وحدة قياس شدة المجال المغناطيسي هي تقنية حساب قوة المغناطيس الكهربائية عن طريق تطبيق قانون أمبير أو قانون بيوت سافارد، ويتم قياس قوة المغناطيس بوحدة التسلا. وباستخدام الجدول المناسب، يمكن معرفة جميع وحدات القياس المتعلقة بالمجال المغناطيسي
- كثافة التدفق المغناطيسي B تسلا .
- التدفق المغناطيسي Φويبر .
- فرق الجهد المغناطيسي .
- والقوة المغناطيسية أمبير .
- تُقاس قوة المجال المغناطيسي بوحدة المغنطة أمبير لكل متر .
- العزم المغناطيسي أمبير مربع.
- تُعد شدة المجال المغناطيسي جزءًا من المجال المغناطيسي في المادة التي تنشأ من تيار خارجي وليست جوهرية للمادة نفسها، وتُعبر عنها بوحدات الأمبير لكل متر، كما تُعد تسلا هي وحدة قياس شدة المجال المغناطيسي .
خواص المغناطيس
خواص المغناطيس هي كالتالي :
- خاصية الجذب : المغناطيس يجذب المواد ذات القوة المغناطيسية العالية مثل الحديد والكوبالت والنيكل .
- خاصية التنافر : في الحالة التي تتنافر فيها الأقطاب المتشابهة عن بعضها البعض، يتجاذب الأقطاب المتشابهة معًا .
- خاصية التوجيه : يشير المغناطيس الذي يتم تعليقه بشكل حر دائمًا إلى الاتجاه الشمال الجنوبي، وهذا معروف .
أنواع المغناطيس
أنواع المغناطيس هي كالتالي :
- المغناطيس الدائم : يكون المغناطيس الدائم مثل السبائك المصنوعة من الحديد والنيكل والكوبالت، حيث يتميز هذا المغناطيس بمغناطته وقدرته على الاحتفاظ بمجاله المغناطيسي لفترة طويلة جدا. وفي ذلك الوقت، تظهر العوامل المؤثرة في المجال المغناطيسي لملف لولبي
- المغناطيس المؤقت : يشبه المغناطيس المؤقت الحديد الليّن أو مشبك الورق في مبدأ عمله للمغناطيس الدائم، باستثناءأن المغناطيس المؤقت يفقد مجاله المغناطيسي بسرعة .
- المغناطيس الكهربائي: يَتَكَوَّن هذا النوع من ملف يُحيط بقلب لُب حديدي من جميع الجهات ، ويتأثر هذا المغناطيس الكهربائي بكمية التيار الكهربائي الداخلة إليه ، حيث تتناسب قوة المجال المغناطيسي مع كمية التيار ، ويتم التعامل مع المغناطيس الكهربائي على أنه مغناطيس دائم عندما يوصَل بالتيار الكهربائي .
طُرق مَغنطة مسمار حديدي
طُرق مَغنطة مسمار حديدي ، وهي كالتالي :
ملامسة المسمار للمغناطيس لفترة طويلة : يجب أن يكون المغناطيس الذي يلامس المسمار مغناطيسًا دائمًا، ويمتلك مجال مغناطيسيًا قويًا. إذا استمرت فترة اللامسة لعدة أشهر، فمن الممكن أن يتحول المسمار إلى مغناطيس دائمٍ .
فرك المسمار مع مغناطيس دائم : مع كل مرة يتم فيها فرك المغناطيس بالمسمار، تزيد قوته المغناطيسية، ويتطلب المسمار 20 إلى 30 دورة فرك، ويتم الفرك باتجاهين: للأعلى وللأسفل، حتى يصبح المسمار مغناطيساً جيداً .
مغنطة المسمار باستخدام أسلاك وبطارية : يتم لف المسمار بسلك ثم تعرية طرفي السلك وتوصيلهما بالبطارية. عندما يتدفق التيار الكهربائي عبر السلك، يصل إلى المسمار مما يسبب تكون مجال مغناطيسي. وكلما زاد عدد لفات السلك حول المسمار، زادت قوة المجال المغناطيسي لهذا المسمار .
كيفية إزالة مغنطة المعادن
يمكن إزالة خواص المغناطيس من المعادن عن طريق إزالة المغنطة الموجودة فيها، ويمكن ذلك بالطرق التالية:
- إسقاط المعدن على الأرض من مسافة محددة .
- القيام بضرب المعدن بمطرقة .
- في حالة كون المغناطيس كهربائيًا، يتم فصل التيار الكهربائي عنه .
معلومات أخرى عن المغناطيس
- المغناطيس هو قضيب مغناطيسي يحمل القطب الشمالي والجنوبي .
- يشير المجال المغناطيسي لقضيب مغناطيسي إلى الاتجاه الذي يسير به المجال المغناطيسي من الشمال إلى الجنوب، وهو موضح بواسطة إبرة البوصلة .
- المجال المغناطيسي هو نوع من المواد التي تنتجه ويمكن شعور آثاره بسهولة عند ملامسته للمواد المغناطيسية الأخرى، والمجال المغناطيسي الناتج غير مرئي .
- المغناطيسات ضرورية للمولدات الكهربائية، حيث ينتج تدوير المغناطيس بالقرب من ملف من الأسلاك الكهرباء، والقوة المغناطيسية تؤثر على السلك الذي يمر به التيار.
- على سبيل المثال، تُستخدم توربينات الرياح لتدوير المغناطيس، ويقوم المرفق الكهرومائي بالقيام بنفس الأمر، ولكن باستخدام قوة المياه المتحركة.
مميزات المغناطيس
مميزات المغناطيس بما يلي :
- يتميز المغناطيس بقطبيه الشمالي والجنوبي، وتخلق هذه الأقطاب حقلًا مغناطيسيًّا يتدفق من القطب الشمالي إلى القطب الجنوبي .
- تعمل إبرة البوصلة، في الواقع، كمغناطيس دائم، وتوجه نفسها بشكل طبيعي لتتوافق مع أي مجال مغناطيسي يوجد .
- عند تغيير حركة المجالات المغناطيسية، يتم إنتاج تيار كهربائي بالقرب من حلقات الأسلاك.
أنواع المغناطيس
هناك 4 أنواع من المغناطيس :
- المغناطيس الدائم : يشار إلى المغناطيس الحديدي عادةً بأنه المغناطيس الذي صُنع من مواد لا تفقد سهلًا مغناطيسيتها عندما تم تحريكها .
- المغناطيس الصلب : يمكن مغنطة المواد عن طريق تعريضها لمجال مغناطيسي خارجي، ويمكن تسريع هذه العملية عن طريق التسخين والتبريد التدريجي للمادة، ويشار إلى هذه المواد أيضًا بالمغناطيسية الصلبة .
- المغناطيسات الناعمة : تستخدم المغناطيسات الدائمة عادة في توربينات الرياح، ويسهل استخدام مغناطيسات المجال الخارجي المؤقت بشكل كبير، ولكنها تفقد التدريجي لمغناطيسيتها مع مرور الوقت، وتعرف هذه المغناطيسات باسم “المغناطيسات الناعمة .
- المغناطيسات الكهربائية : عبارة عن مغناطيسات قوية جِدًّا وتستخدم في أجهزة ، مثل أجهزة الكمبيوتر ، وأجهزة التلفزيون ، والمحركات ، حيث يتم تصنيعها عن طريق وضع قلب معدني داخل ملف من الأسلاك يحمل تيارًا كَهْرَبَائِيًّا وتنتج الكهرباء التي تمر عبر السلك مجالًا مِغْنَاطِيسِيًّا أثناء تدفق التيار الكهربائي يعمل اللب كمغناطيس قوي .
- تستخدم المغناطيسات، وخاصة المغناطيسات الكهربائية، في العديد من المولدات ومحطات الطاقة .