المغناطيس

المغناطيس هو المادّة القابلة للتمغنط والتي تولدُ حقلاً مغناطيسيّاً، ويجذبُ الموادّ الممغنطة له، والمواد التي تنجذبُ للمغناطيس تسمى موادَّ فرومغناطيسيّة أو موادّ ذات مغناطيسيّة حديديّة، ومن الأمثلة على المواد الفريمغناطيسيّة الكوبلت، والحديد، والنيكل، وعدد من السبائك، ولإزالة مغناطيسيّة المغناطيس يجب أن يسلّط عليه مجالاً مغناطيسيّاً عكسيّاً بشدة محدّدةٍ، تعتمدُ قيمتُها على المقاومةِ المغناطيسيّة للمادة، والموادّ المغناطيسيّة الصلدة، لها قيم مقاومةٍ مغناطيسيّةٍ عاليةٍ على عكس الموادّ المطاوعة، والتي تكونُ ذاتَ مقاوماتٍ مغناطيسيّةٍ ضعيفة.^[١]

المجال المغناطيسيّ هو المجالُ المتّجه الذي يتميّز باتجاهه الذي تحدّده إبرة البوصلة في المغناطيس، ويتميّز أيضاً بشدّته، وهي مدى انصياع إبرة المغناطيس لاتّخاذ الاتجاه، ويقاس المجال المغناطيسيّ بوحدة (تسلا) حسب النظام العالميّ للوحدات.^[١]

أنواع المغناطيس

أنواع المغناطيس:^[٢]المغناطيس الطبيعيّ: المغناطيس الطبيعيّ هو الذي يستخرجُ من الأرض، وهو أكسيد الحديد المغناطيسيّ Fe3O4 ، وأيضاً فإنّ الأرض ذاتَها مغناطيسٌ ضخم، كما هو الحال مع الكواكبِ التي تختلفُ قوّة مجالاتها المغناطيسيّة؛ فمثلاً الشمس والزهرة وعطارد من الكواكب ذات المجال المغناطيسيّ الضعيف، أمّا المشتري، وزحل، ونبتون، وأورانوس فهي ذات مجالٍ مغناطيسيّ أقوى من الأرض ومن الكواكب السابقة.
المغناطيس الصناعيّ: المغناطيس الصناعيّ هو الذي تتمّ صناعته بإحدى الطرق التالية:

في المعمل: يصهر الحديد على درجات عاليةٍ من الحرارة، ثم يصبّ في قوالب تمّ تعريضُها لمجالٍ مغناطيسيّ قويّ؛ وعندها يتم تشكل الأقطاب في الحديد بسبب المجال المغناطيسيّ، وبذلك يكون القالب قد تحوّل إلى مغناطيس.
طريقة الدلك: وهي عبارةٌ عن دلك الحديد بقطعةٍ مغناطيسيّةٍ بالاتجاه نفسه، لتنتظم الثنائيات ونحصل على مغناطيس مؤقّت.
المغناطيس الكهربائيّ: حيث يتمّ لفّ سلكٍ معزولٍ وموصلٍ على قضيبٍ مطاوعٍ من الحديد، ثم يتمّ تمرير تيارٍ كهربائيٍ في السلك، حيث إنّ الحديد المطاوع له القدرةُ على اكتسابِ المغنطة بسرعةٍ بغلْق الدائرة الكهربائيّة، ولكنّه سرعان ما يفقدُها عند فتح الدائرة.

تشكل ثنائيّات الأقطاب

إن وجود عددٍ من الإلكترونات غير المتزاوجة في مداراتِ المادة يتأثّر بالمجالِ المغناطيسيّ ليصبحَ عزمُ المادّة المغناطيسيّة في اتجاهٍ واحدٍ، وبذلك تصبحُ ضعيفةً لكنّها دائمة، ولفهمِ هذا المبدأ لا بدّ من توضيحِ بعض المعلومات عن الإلكترون، فالإلكترون له أربعة أعدادٍ كميّةٍ، وهي: ^[٣]

العدد الكميّ الرئيسيّ، وهو المدار الذي يتواجدُ فيه الإلكترون.
العدد الكميّ الفرعيّ (s,p,d,f).
العدد الكميّ المغزليّ، وهو اتجاه دوران الإلكترون حول نفسه (مع عقارب الساعة أم عكس عقارب الساعة).
العدد الكميّ المغناطيسيّ، وهو ما يصفُ حركة الإلكترون حولَ النواة، وترتبطُ قيمتُه بقيمةِ العدد الكميّ الفرعيّ.

لا يمكن لأيِّ إلكترونين أن يحملا الأعداد الكميّة نفسها حسْبَ قاعدة هند، وإذا وجد ذلك فإنّه لا بدّ لهما من أن يختلفا في العدد الكميّ المغناطيسيّ حتى يلغي أحدهما الأثرَ المغناطيسيّ للآخر، وهذا ما يفسّر أنّ الموادّ القابلة للتمغنطِ هي موادُّ تحتوي على إلكترونات منفردة.^[٣]

تعتبرُ حركةُ الإلكتروناتِ مداريّةً ومغزليةً حول النواة، فالحركة المداريّة تكونُ كحركة التيّار الكهربائيّ في دارةٍ مغلقةٍ، والحركة المغزليّة تكون بدورانِ الإلكترونِ حولَ نفسه كالغزل، ومن هنا تمّ تسمية الحركة، ومحصّلة مجموع الحركتيْن المداريّة والمغزلية هو ما يُعطي العزم الكليّ للذرة، وفي الموادّ غير الممغنطة يكون ترتيبُ الذرات بشكلٍ عشوائيّ يسبّب اختفاءَ العزمِ المغناطيسيّ الكلّي، أما الموادُّ الفرومغناطيسيّة فيوجدُ فيها إلكترون منفردٌ في أكثر من مدارٍ خارجي، وهذا ما يسبّب زيادةً في العزم المغناطيسيّ الكليّ.^[٣]

المراجع

^ ^أ ^ب “What are magnetic fields?”, /www.khanacademy.org, Retrieved 2-8-2018. Edited.
↑ “Types of Magnets”, www.thomasnet.com, Retrieved 2-8-2018. Edited.
^ ^أ ^ب ^ت ” Parasitic bipolar and diode inherent to a power MOSFET “, www.researchgate.net, Retrieved 2-8-2018. Edited.