ما هي المعادن التي يجذبها المغناطيس ؟ “

كيف يعمل المغناطيس

من المهم فهم المغناطيسية لمعرفة سبب اجتذاب بعض المعادن للمغناطيس وعدم اجتذاب البعض الآخر. تنتج الإلكترونات في الذرة مجالا مغناطيسيا صغيرا، ولكن عادة يتم إلغاء هذا المجال بواسطة حركة الإلكترونات الأخرى والمجالات المغناطيسية المعاكسة له. ومع ذلك، في بعض المواد، عند تعرضها لمجال مغناطيسي، تنسجم الإلكترونات المجاورة مع بعضها البعض، مما يؤدي إلى تكوين حقل مغناطيسي صاف عبر المادة بأكملها.

تتحد الإلكترونات في هذه المواد معًا وتشكل مجالًا أقوى، في بعض المواد، تختفي هذه المحاذاة عند إزالة الحقل ولكن في مواد أخرى تظل حتى بعد إزالة الحقل، فإن للمغناطيس أقطاب موجبة وسالبة (أو قطبين شمالي وجنوبي)،هو فإن الأقطاب المتطابقة تتنافر بينما الأقطاب المتقابلة تجتذب بعضها البعض.

المغناطيسية هي القوة التي يبديها المغناطيس، وهي قوة تجذب أو تنافر بعضها البعض، وتعتبر هذه الظاهرة الفيزيائية قوية جزءا من الكهرومغناطيسية، وهي إحدى القوى الأساسية في الطبيعة، حيث تؤدي إلى حركة الجسيمات المشحونة كهربائيا في جميع المواد، وتنشأ تيارات كهربائية تنتج مجالا مغناطيسيا، وتعتبر هذه الجسيمات مغناطيسات صغيرة، حيث تحتوي كل جزء منها على قطبين شمالي وجنوبي. من الناحية الفنية، يتعرض كل المواد للقوى المغناطيسية التي تسيطر على وجودنا، وتكون بعض هذه التأثيرات أكثر وضوحا من غيرها، وعادة ما تكون الحقول المغناطيسية التي تولدها هذه الجسيمات غير منتظمة، مما يعني أن قطبيها الشمالي والجنوبي يلغيان بعضهما البعض. تحتوي بعض الأشياء مثل كتل الحديد الخام والمغناطيس الأبجدي الملتصق بالثلاجة على مجالات مغناطيسية مرتبة في نفس الاتجاه.

تزداد قوة المجالات المغناطيسية لتلك الأجسام مع زيادة سرعة تلك الجسيمات المشحونة كهربائيا، ولذلك فإن المغناطيسية تعد قوة غامضة في هذا الكون، وتتأثر تلك الجسيمات بالعوامل المؤثرة في المجال المغناطيسي للملف اللولبي.

المعادن التي تجذب المغناطيس

تنجذب المعادن المغناطيسية بشدة بواسطة القوة المغناطيسية، وتشمل المعادن المغناطيسية الأكثر شيوعًا:

• الحديد والنيكل والكوبالت والجادولينيوم والديسبروسيوم
• تشمل السبائك المغناطيسية الحديدية الأخرى الأوارويت التي تحتوي على النيكل والحديد
• والوايراويت (الكوبالت والحديد)
• النيكو (الكوبالت والحديد والنيكل والألمنيوم والتيتانيوم والنحاس)
• والكرومندور (الكروم، والكوبالت، والحديد)

عموما، أي سبيكة تحتوي على مواد حديدية مغناطيسية يمكن استخدامها لصنع مغناطيس، ولكن هل يجذب القلم الرصاص المغناطيس.

المعادن التي لا تنجذب للمغناطيس

يجذب المغناطيس بشكل ضعيف المعادن شبه المغناطيسية وتتمثل في التالي:

نظرا لأن المغنيسيوم والموليبدينوم والتنتالوم ضعيفة الجاذبية المغناطيسية، فإن الجاذبية الناتجة عنها أضعف بمليون مرة من الجاذبية المغناطيسية للمواد الأخرى، وبالتالي، لن تشعر بالجاذبية إذا ما حاولت إمساك مغناطيس بقطعة من المغنيسيوم، ويمكن قياس هذه القوة الضعيفة فقط بواسطة أجهزة القياس الحساسة، بالإضافة إلى أن المواد النحاسية غير مغناطيسية ولا تتفاعل مع المغناطيسات

•  نحاس
•  كربون
•  ذهب
•  فضة
•  البزموت

تكون قوة الطرد ضعيفة بالنسبة لمعظم هذه المعادن، على الرغم من أن أنواعًا معينة من الجرافيت النقي يمكن أن “يطفو” بمغناطيس قوي، وتنجذب السبائك المصنوعة من هذه المواد أيضًا إلى المغناطيس ، لذا فإن الفولاذ المقاوم للصدأ الذي يحتوي على كميات كبيرة من الحديد (على عكس الكروم ، على سبيل المثال) ينجذب إلى المغناطيس.

المعادن النحاسية والمغناطيسية

تتميز المعادن النحاسية المغناطيسية بعدم الانجذاب إلى المغناطيس، بل تتنافى معه، وتكون عادة ضعيفة. يُصنّف المواد على أنها نفاذية مغناطيسية إذا كانت تقوم لحظاتها المغناطيسية على العمل على عكس المجال المغناطيسي الذي يُطبّق عليها بدلاً من تعزيزه، وتشمل هذه المواد الفضة والرصاص والزئبق والنحاس.

المواد التي يمكن أن تكون ممغنطة

تتمتع العديد من المواد بخصائص مغناطيسية وقدرة على أن تصبح ممغنطة، وتنقسم المواد ذات الخصائص المغناطيسية إلى فئتين وهما المواد المغناطيسية والبارامغناطيسية، وتتميز هذه المواد بخصائص مغناطيسية طبيعية تتيح لها الانجذاب بواسطة المغناطيس، وتنجذب المواد البارامغناطيسية بشكل ضعيف إلى المغناطيس وتنجذب المواد المغناطيسية بشدة إلى المغناطيس. تنشأ هذه الخصائص من هياكلها الذرية، والتي تحدد المواد التي يمكن مغنطتها بشدة وما يمكن أن يتم مغنطته بشكل ضعيف.

أنواع المغناطيسية

تم تحديد خمسة أنواع رئيسية من المغناطيسية وتصنيفها استنادًا إلى سلوك المادة المغناطيسي في الاستجابة للمجالات المغناطيسية عند درجات حرارة مختلفة، وتشمل هذه الأنواع:

• مغناطيسية حديدية
• فريمغناطيسية
• مغناطيسية مسايرة
• مغناطيسية معاكسة
• مغناطيسية حديدية مضادة

 استخدامات المغناطيس

• تثبت المغناطيسات قيمتها يوميا من خلال وظيفتها المدهشة في تسهيل المهام الصعبة، ومع استخدامات مختلفة للمغناطيسات في الحياة اليومية، يمكننا رفع الأحمال الثقيلة التي لا يستطيع الإنسان تحملها يوميا. تلعب المغناطيسات دورا هاما في الأجهزة المختلفة التي يمكن أن تكون صغيرة مثل الألعاب أو ثقيلة تصل إلى 100 طن لاستخراج المعادن الثقيلة.
• يستخدم المغناطيس بأشكال مختلفة في بعض الأجهزة الهامة مثل أجهزة الكمبيوتر وآلات التصوير بالرنين المغناطيسي، كما يستخدم داخل بعض الأجهزة المنزلية والصناعية والطبية، ويمكن أن يكون حجمه صغيرًا جدًا أو كبيرًا جدًا مثل الهياكل.
• تعمل العناصر المغناطيسية الموجودة في القرص الصلب على تمثيل بيانات الكمبيوتر التي يتم قراءتها لاحقًا لاستخراج المعلومات.
• يتم استخدام المغناطيس داخل أجهزة التلفزيون ومكبرات الصوت وأجهزة الراديو، حيث يحول الملف الصغير المكون من الأسلاك والمغناطيس داخل مكبر الصوت الإشارة الإلكترونية إلى اهتزازات صوتية.
• يتم استخدام المغناطيسات داخل المولد لتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية، كما توجد أنواع أخرى من المحركات التي تستخدم المغناطيسات لتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية.
• يُمكن للمغناطيسات المشحونة بالكهرباء أن تُساعد الرافعات في تحريك القطع المعدنية الكبيرة، وتُستخدم المغناطيسات أيضًا في آلات الترشيح التي تُفصل بين الخامات المعدنية والصخور المكسرة، وفي صناعات معالجة الأغذية لفصل القطع المعدنية الصغيرة عن الحبوب وغيرها.
• تستخدم المغناطيسات في أجهزة الرنين المغناطيسي لخلق صورة لهيكل العظام والأعضاء والأنسجة، حيث يمكن استخدام المغناطيسات أيضًا في علاج السرطان.
• يتم استخدام المغناطيس في المنزل للتذكير بشيء ما عن طريق لصق ورقة على الثلاجة، ويمكن أن يكون تركيب فتاحة زجاجات مغناطيسية على الثلاجة مفيدًا.
• تستخدم البوصلة الجيب إبرة مغناطيسية للإشارة إلى الاتجاه الشمالي، وهي غالبًا ما تستخدم عند القيام برحلة لتحديد الاتجاهات.
• الشريط المغناطيسي المظلم الموجود على ظهر بطاقات الائتمان والخصم يستخدم لتخزين البيانات بنفس طريقة محركات الأقراص الثابتة لأجهزة الكمبيوتر، ويمكن أن يساعد المغناطيس في جمع جميع المسامير المتناثرة على الأرض بعد عملية الإصلاح.

 القوة المغناطيسية

القوة المغناطيسية أو التجاذب أو التنافر الذي ينشأ بين الجسيمات المشحونة كهربائيًا بسبب حركتها. إنها القوة الأساسية المسؤولة عن تأثيرات مثل عمل المحركات الكهربائية وجذب المغناطيس للحديد. توجد قوى كهربائية بين الشحنات الكهربائية الثابتة؛ توجد كل من القوى الكهربائية والمغناطيسية بين الشحنات الكهربائية المتحركة

يمكن تعريف القوة المغناطيسية بين جسيمين متحركين على أنها التأثير الذي يتم ممارسته على أي من الجسيمين بواسطة المجال المغناطيسي الذي يتم إنشاؤه من قبل الجسيم الآخر. وبالتالي، تكون القوة المغناطيسية F على الجسيم الثاني متناسبة مباشرة مع شحنته q2 وسرعته v2 وقيمة المجال المغناطيسي B1 الناتج عن الجسيم الأول المتحرك، وزاوية ثيتا θ بين مسار الجسيم الثاني واتجاه المجال المغناطيسي؛ أي F = q2B1v2 sin.

تكون القوة صفرًا إذا كانت الشحنة الثانية تتحرك في اتجاه المجال المغناطيسي وتكون أكبر إذا كانت تنتقل بزوايا قائمة على المجال المغناطيسي، تُبذل القوة المغناطيسية المؤثرة على الشحنة المتحركة في اتجاه بزاوية قائمة على المستوى المتكون من اتجاه سرعتها واتجاه المجال المغناطيسي المحيط بها.