تسجل

بحث عن المغناطيس

اكتشف الإنسان نوعاً من الحجارة السوداء لها القدرة على جذب قطع الحديد الصغيرة المحيطة بها، ومع تطور الأدوات والأجهزة استطاع التوصّل إلى خصائص هذه الحجارة وإطلاق اسم المغناطيس عليها، واستخدمها في كثيرٍ من مجالات الحياة اليوميّة مثل البوصلة لتحديد الاتجاهات، ومعرفة اتجاه الشمال الأرضي، وفي أدوات النجارة والحدادة وغيرها. في هذا المقال نستعرض بحثا عن المغناطيس وخصائصه وأشكاله وأنواعه وتجاذب وتنافر قطبيه.

تعريف المغناطيس

المغناطيس هو القوة التي تؤثر بها التيارات الكهربائية على التيارات الكهربائية الأخرى. ويمكن توليد المغناطيسية بتحريك الإلكترونات في ذرات مواد معينة تسمى المغانط، ويسمى الواحد منها المغناطيس. ويمكن إنتاج المغنطيسية أيضًا بنقل التيار الكهربائي العادي عبر ملف سلكي يسمى المغناطيس الكهربائي. وقد تسبب القوة المغناطيسية الانجذاب أو التنافر، أي بإمكان القوة المغناطيسية جذب المغانط الأخرى، بعضها إلى بعض، أو جعلها تتنافر، بعضها عن بعض.

خصائص المغناطيس

للمغناطيس عدة خواص واهمها ما يلي: المغناطيسية:

  • المغناطيسية تعرف بأنها قوة الجذب، وهذه القوة متجهة، لها قوة ولها قيمة محددة يمكن الوصول لها عن طريق قيمة العزم المغناطيسي.
  • المجال المغناطيسي: يسمى المجال المغناطيسي بالحقل المغناطيسي، وهو عبارة عن المكان الذي يحيط بالمغناطيس ويكتسب منه صفاته المغناطيسية، ويمتلك المجال المغناطيسي نفس قوة المغناطيس، ويكون المجال في شكل دائرة متجهة من الشمال الى اتجاه الجنوب.
  • الاقطاب: للمغناطيس قطبان قطب جنوبي وقطب شمالي، ورمزهما(N,S)، وهما للدلالة على الشمال والجنوب واللون الاحمر بالمغناطيس يدل على القطب الشمالي، ويدل اللون الازرق على الجنوب، ومن خواص المغناطيس ان الاقطاب المتشابهة تتنافر والاقطاب المختلفة تتجاذب، بمعنى القطب الشمالي والقطب الجنوبي يتجاذبان، والقطب الشمالي والشمالي يتنافران، الجنوبي والجنوبي يتنافران.
  • الحركة الافقية: عند تعليق المغناطيس تعليق حر في الهواء من المنتصف، فإن القطب الجنوبي يتجه نحو، ويتجه القطب الشمالي نحو الشمال، ويكون محور المغناطيس خط مستقيم موازي للكرة الارضية.
  • قوة الجذب: للمغناطيس قوة جذب بالطرفين، واما منتصف المغناطيس تقل فيه قوة الجذب، وتتمركز قوة المغناطيس في الطرفين الشمالي والجنوبي، والجزء الفاصل بين طرفي المغناطيس يسمى طول المغناطيس وهو الطول الطبيعي للمغناطيس.
  • قوة قطبي المغناطيس تتساوى، حيث القطب الشمالي والقطب الجنوبي تتساوى لديهما القوة المغناطيسية، ولا يوجد اي اختلاف في قوتهما.
  • المغناطيس يفقد قوته المغناطيسية إذا تعرض للحرارة الشديدة، أو يفقدها بالطرق على المغناطيس.
  • تتفاوت قوة جذب المغناطيس على حسب نوع المادة المنجذبة اليه، فتختلف من الحديد او الحديد الصلب او النيكل.

اشكال المغناطيس

يمكن تصنيف المغناطيس إلى أكثر من نوع بناءاً على مصدرها وطريقة حصولها على الخصائص المغناطيسية، فمنها ما هو دائم المغناطيسية ومنها ما هو مؤقت، ومنها ما ينتج من جراء مرور تيار كهربائي داخل سلك، وفيما يلي أشكال وتصنيفات المغناطيس:-

  • المغناطيس الدائم: وهو مغناطيس يحتفظ بخصائصه المغناطيسية بعد عملية المغنطقة ويقسم إلى أربعة أقسام:
  • نيوميوم حديد بورون: وهو مغناطيس نادر الوجود يتكون بشكل طبيعي في الأرض ويمتلك قوة مغناطيسية كبيرة.
  • ساماريوم كوبالت: يمتلك قوة مغناطيسية كبيرة ويتحمل درجات الحرارة العالية والتي تصل غلى ما يقارب 300 درجة مئوية.
  • ألنيكو: هو مغناطيسي يتكون من الألمنيوم والنيكل والكوبالت وهي السبب بتسميته بذلك الأسم.
  • الفريت: ويتكون من أكسيد الحديد الملبد وكربونات الباريوم أو السترونتيوم، ويمتاز بتكلفة إنتاجه المنخفضة، وهو أكثر أنواع المغناطيس شهرة. 
  • المغناطيس المؤقت: وعو عبارة عن مادة تتصرف كالمغناطيس عند تواجدها داخل مجال مغناطيسي.
  • المغناطيس الكهربائي: وينتج عن تمرير تيار كهربائي داخل ملف أسلاك مما يؤدي إلى إنتاج مجال مغناطيسي.

انواع المغناطيس

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: وتتمّ 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.

تنافر وتجاذب المغناطيس

الأقطاب المغناطيسية المتشابهة تتنافر، والأقطاب المغناطيسية المختلفة تتجاذب يسمى هذا التعميم قانون التجاذب والتنافر بين الأقطاب المغناطيسية.                                                                                                              

قانون كولوم، أو قانون التربيع العكسي لكولوم هو قانون الفيزيائي الذي يصف التفاعل بين الكهرو ستاتيكي بين الجسيمات المشحونة كهربياً، وقد نشر عام 1785 من قبل الفيزيائي الفرنسي شارل أوجستين دي كولوم وكان أساساً في تطوير النظرية الكهرومغناطيسية، هو يعتبر مماثل لقانون التربيع العكسي لأسحاق نيوتن الذي يصف الجاذبية الكونية، كما يمكن استخدام قانون كولوم لإشتقاق قانون جاوس والعكس صحيح، وقد تم اختبار القانون بشكل كبير، ولقد أيدت جميع الملاحظات مبدأ القانون.

المراجع:

https://ar.wikipedia.org

https://www.mlzamty.com

https://www.marefa.org

https://www.thomasnet.com

https://www.khanacademy.org