ما هي المعادن التي يجذبها المغناطيس ؟ “
كيف يعمل المغناطيس
يعد فهم المغناطيسية أمرًا ضروريًا إذا كنت تريد معرفة سبب انجذاب بعض المعادن للمغناطيس والبعض الآخر لا ينجذب، حيث تنتج حركة الإلكترونات في الذرة مجالًا مغناطيسيًا صغيرًا، ولكن عادةً ما يتم إلغاء هذا المجال بحركة الإلكترونات الأخرى والمجالات المغناطيسية المقابلة لها ومع ذلك، في بعض المواد عندما تقوم بتطبيق مجال مغناطيسي، فإن لفات الإلكترونات المجاورة تتماشى مع بعضها البعض، مما ينتج عنه حقل صافي 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.
والمغناطيسية هى القوة التي يبذلها المغناطيس، الأشياء التي تتنافر أو تجذب بعضها البعض، هذه الظاهرة الفيزيائية القوية هي أحد مكونات الكهرومغناطيسية، وهي إحدى القوى الأساسية للطبيعة، تنتج حركة الجسيمات المشحونة كهربائيًا الموجودة في كل مادة تيارات كهربائية تخلق مجالًا مغناطيسيًا، هذه الجسيمات مغناطيسات صغيرة لكلاً منها قطبين شمالي وجنوبي من الناحية الفنية تخضع كل المادة للقوى المغناطيسية التي تسود كوننا، تكون بعض هذه التأثيرات أكثر وضوحًا من غيرها وفي الغالب تكون الحقول المغناطيسية التي تولدها هذه الجسيمات عشوائية مما يعني أن قطبيها الشمالي والجنوبي يلغي كل منهما الآخر تحتوي بعض الأشياء من كتل الحديد الخام إلى المغناطيس الأبجدي الملتصق بالثلاجة على مجالات مغناطيسية مرتبة في نفس الاتجاه.
تصبح المجالات المغناطيسية لهذه الأجسام أقوى مع زيادة سرعة هذه الجسيمات المشحونة كهربائيًا، ولذلك فإن المغناطيسية قوة غامضة في هذا الكون، وتتأثر هذه الجسيمات
العوامل المؤثرة في المجال المغناطيسي لملف لولبي
. [1]
المعادن التي تجذب المغناطيس
تنجذب المعادن المغناطيسية بقوة بواسطة القوة المغناطيسية، وتشمل المعادن المغناطيسية الشائعة التالي:
- الحديد والنيكل والكوبالت والجادولينيوم والديسبروسيوم
- وتشمل السبائك المغناطيسية الحديدية الأخرى الأوارويت (النيكل والحديد)
- والوايراويت (الكوبالت والحديد)
- والنيكو (الكوبالت، والحديد، والنيكل، والألمنيوم، والتيتانيوم والنحاس)
- والكرومندور (الكروم، والكوبالت، والحديد)
بشكل أساسي فإن أي سبيكة تتكون من مواد مغناطيسية حديدية سوف تستخدم في صنع مغناطيس ولكن
هل يجذب المغناطيس قلم الرصاص
.
المعادن التي لا تنجذب للمغناطيس
يجذب المغناطيس بشكل ضعيف المعادن شبه المغناطيسية وتتمثل في التالي:
المغنيسيوم والموليبدينوم والتنتالوم التي تنجذب بشكل ضعيف إلى القوة المغناطيسية فإن القوة الجاذبة أضعف بحوالي مليون مرة من القوة الجاذبة للمواد المغناطيسية؛ لذلك لن تشعر أبدًا بالجاذبية من إمساك مغناطيس إلى قطعة مغنيسيوم مثلا يظهر هذا فقط المعدات العلمية الحساسة للغاية يمكنها قياس القوة الضعيفة، لا تجذب المعادن النحاسية المغناطيسية المغناطيس فهي تتنافر عنها، وإن كان ذلك ضعيفًا الأمثلة تشمل:
- 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
تتناف المعادن النحاسية المغناطيسية عن المغناطيس بدلاً من الانجذاب إليه، وعادة ما تكون ضعيفة، يتم تصنيف المواد على أنها نفاذية مغناطيسية عندما تعمل لحظاتها المغناطيسية على عكس المجال المطبق بدلاً من تعزيزه. وتشمل هذه المواد الفضة والرصاص والزئبق والنحاس.
المواد التي يمكن أن تكون ممغنطة
العديد من المواد لها خصائص مغناطيسية وقدرة على أن تكون ممغنطة، فئتان من المواد ذات الخصائص المغناطيسية هما المواد المغناطيسية والبارامغناطيسية، حيث تتميز هذه المواد بخصائص مغناطيسية طبيعية تتيح لها الانجذاب بواسطة المغناطيس، تنجذب المواد البارامغناطيسية بشكل ضعيف إلى المغناطيس وتنجذب المواد المغناطيسية بشدة إلى المغناطيس. تنشأ هذه الخصائص من هياكلها دون الذرية، والتي تحدد المواد التي يمكن مغنطتها بشدة وما يمكن فقط أن يكون ممغنطًا بشكل ضعيف.[2]
أنواع المغناطيسية
تم ملاحظة خمسة أنواع أساسية من المغناطيسية وتصنيفها على أساس السلوك المغناطيسي للمواد استجابة للمجالات المغناطيسية عند درجات حرارة مختلفة، هذه الأنواع من المغناطيسية هي:
- مغناطيسية حديدية
- فريمغناطيسية
- مغناطيسية مسايرة
- مغناطيسية معاكسة
- مغناطيسية حديدية مضادة[3]
استخدامات المغناطيس
- أثبتت المغناطيسات قيمتها كل يوم من خلال وظيفتها المذهلة في تسهيل المهام الأكثر صعوبة، مع الاستخدامات المختلفة للمغناطيس في الحياة اليومية، يمكننا القيام برفع الأحمال الثقيلة التي لا يمكن للإنسان القيام بها كل يوم، حيث تلعب المغناطيسات دورًا مهمًا في الأجهزة المختلفة التي يمكن أن تكون لعبة صغيرة أو جهاز ثقيل 100 طن لالتقاط المعادن الثقيلة.
- يدخل المغناطيس بأشكال مختلفة في بعض الأجهزة الهامة مثل أجهزة الكمبيوتر وآلات التصوير بالرنين المغناطيسي أو داخل بعض الأجهزة التي تستخدم في المنزل أو العمل أو الصناعة الطبية، يمكن أن يكون الحجم من صغير جدًا إلى عملاق كبير مثل الهياكل.
- تساعد العناصر المغناطيسية الموجودة على القرص الصلب في تمثيل بيانات الكمبيوتر التي “يقرأها” الكمبيوتر لاحقًا لاستخراج المعلومات.
- يتم استخدام المغناطيس داخل أجهزة التلفزيون ومكبرات الصوت وأجهزة الراديو، حيث يحول الملف الصغير من الأسلاك والمغناطيس داخل مكبر الصوت الإشارة الإلكترونية إلى اهتزازات صوتية.
- تُستخدم المغناطيسات داخل المولد لتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية حيث توجد أنواع أخرى من المحركات التي تستخدم المغناطيس لتغيير الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية.
- يمكن للمغناطيسات المشحونة كهربائيًا أن تساعد الرافعات في تحريك القطع المعدنية الكبيرة، حيث تستخدم المغناطيسات في آلات الترشيح التي تفصل الخامات المعدنية عن الصخور المكسرة، كما أنها تستخدم في صناعات معالجة الأغذية لفصل القطع المعدنية الصغيرة عن الحبوب وما إلى ذلك.
- تُستخدم المغناطيسات في أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي التي تُستخدم لإنشاء صورة لهيكل العظام والأعضاء والأنسجة، حتى أن المغناطيس يستخدم في علاج السرطان.
- في المنزل يستخدم المغناطيس في لصق ورقة على الثلاجة لتذكر شيئًا ما، يمكن أن يكون تركيب فتاحة زجاجات مغناطيسية في الثلاجة مفيدًا.
- غالبًا ما نستخدم بوصلة الجيب لمعرفة الاتجاهات عندما نكون في رحلة، تستخدم بوصلة الجيب إبرة مغناطيسية للإشارة إلى الشمال.
- الشريط المظلم الموجود على ظهر بطاقات الائتمان والخصم ذو طبيعة مغناطيسية ويستخدم لتخزين البيانات تمامًا مثل محركات الأقراص الثابتة لأجهزة الكمبيوتر.يمكن أن يساعد المغناطيس في جمع كل المسامير المتناثرة على الأرض بعد مهمة الإصلاح.[4]
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 وصف القوة المغناطيسية بين شحنتين متحركتين على أنها التأثير الذي يمارس على أي من الشحنتين بواسطة مجال مغناطيسي تم إنشاؤه بواسطة الأخرى وبذلك، فإن القوة المغناطيسية F على الجسيم الثاني تتناسب طرديًا مع شحنته q2، ومقدار سرعته v2، وحجم المجال المغناطيسي B1 الناتج عن الشحنة الأولى المتحركة، وجيب زاوية ثيتا، θ ، بين مسار الجسيم الثاني واتجاه المجال المغناطيسي؛ أي ، F = q2B1v2 sin θ.
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.[5]