تعريف المغناطيس
المغناطيس هو مادة معدنية قادرة على توليد مجال مغناطيسي حولها، مما يتيح لها جذب المعادن مثل الحديد. في أواخر القرن التاسع عشر، أجريت دراسات شاملة على المعادن بهدف التعرف على تلك التي تمتلك خصائص مغناطيسية. وقد أظهرت النتائج أن هناك ثلاثة عناصر رئيسية فقط، وهي الحديد، النيكل، والكوبالت، تتمتع بهذه الخصائص، مما يجعلها قادرة على التصرف كمغناطيس. بينما تفقد بعض المواد، مثل الكروم، خصائصها المغناطيسية بعد مغنطتها.
المجال المغناطيسي
المجال المغناطيسي هو حقل من القوة يتشكل حول المغناطيس أو سلك يمر فيه تيار كهربائي. يتم تمثيل هذا المجال بخطوط تخرج من القطب الشمالي للمغناطيس وتوجه نحو القطب الجنوبي. وتعتبر قوة المجال المغناطيسي مرتبطة بحجم المغناطيس أو بحدة التيار الكهربائي المتدفق في السلك. حيث تعكس كثافة حجم خطوط المجال قوة المجال؛ فتكون الخطوط أكثر ازدحامًا وصغرًا في حالة المجال القوي، بينما تكون أكبر وأكثر تفرقة في حالة الضعف. ويمكن التعبير عن هذا المجال رياضيًا بالمتجهات نظرًا لامتلاكه الاتجاه والحجم.
أنواع المغناطيس
يمكن تصنيف المغناطيس إلى عدة أنواع بناءً على مصدره ووسيلة اكتسابه الخصائص المغناطيسية، كالمغناطيس الدائم والمغناطيس المؤقت، بالإضافة إلى المغناطيس الكهربائي الناتج عن مرور التيار الكهربائي داخل سلك. فيما يلي تصنيفات وأنواع المغناطيس:
- المغناطيس الدائم: يحتفظ بخصائصه المغناطيسية بعد عملية المغنطة، وينقسم إلى أربعة أصناف:
- نيوميوم حديد بورون: مغناطيس نادر يوجد بصورة طبيعية في الأرض ويتميز بقوة مغناطيسية كبيرة.
- ساماريوم كوبالت: يمتاز بقوة مغناطيسية عالية وقدرته على تحمل درجات حرارة تصل إلى حوالي 300 درجة مئوية.
- ألنيكو: يتكون من الألمنيوم والنيكل والكوبالت، مما يعطيه اسمه.
- الفريت: مكون من أكسيد الحديد الملبد وكربونات الباريوم أو السترونتيوم، ويتميز بتكلفة إنتاج منخفضة، وهو أكثر أنواع المغناطيس شيوعًا.
- المغناطيس المؤقت: يتصرف كالمغناطيس عند وجوده في مجال مغناطيسي.
- المغناطيس الكهربائي: يتشكل عن طريق تمرير تيار كهربائي في ملف من الأسلاك، مما يؤدي إلى إنتاج مجال مغناطيسي.
تطبيقات المغناطيس
تتعدد استخدامات المغناطيس في العديد من التطبيقات اليومية، منها:
- المحركات.
- بطاقات الائتمان.
- الألعاب.
- السماعات ومكبرات الصوت.
- المجالات الطبية.
- معظم الأجهزة الكهربائية.