مغناطيس دائم

المغناطيس هو عبارة عن مادة تولّد حقلاً مغناطيسيّاً، وتجذب المواد الممغنطة إليها.

التاريخ

حيث خصص البيروني في كتابه الجماهر في معرفة الجواهر فصلاً عن المغناطيس، وأشار إلى الصفة المشتركة بين المغناطيس، والعنبر (الكهرباء) وهي جذبهما للأشياء، وبين أن المغناطيس يتفوق على العنبر في هذه السمة ، وأشار البيروني إلى أن أكثر خامات المغناطيس موجودة في بلاد الأناضول وكانت تصنع منها المسامير التي تستخدم في صناعة السفن في تلك البلاد، أما الصينيون فكانوا يصنعون سفنهم بضم وربط ألواح أخشاب الزيتون إلى بعضها بحبال من ألياف النباتات، ذلك أن هناك جبالاً من حجر المغناطيس مغمورة في مياه بحر الصين كانت تنتزع مسامير الحديد من أجسام السفن فتتفكك وتغرق في الماء.

مواد مغناطيسية

المغناطيس الذاتي هو عبارة عن قطعة من المادة قابلة للمغنطة وينتج بذاته مجالا مغناطيسيا. ومن امثلة تلك المغناطيسات الذاتية المغناطيسات التي نجمل بها أبواب الثلاجة في المنزل أو التي نثبت به أوراقا على لوحات حديدية في المدرسة. وتسمى المواد القابلة للمغنطة، وهي المواد التي تنجذب بشدة أيضا إلى مغناطيس ذاتي، تسمى مواد ذات مغناطيسية حديدية أو ذات فريمغناطيسية.

من تلك المواد نجد الحديد والكوبلت والنيكل و الفولاذ وبعض السبائك المحتوية على عناصر أرضية نادرة. وبينما المواد ذات المغناطيسية الحديدية (والفريمغناطيسية) هي المواد التي تنجذب بشدة إلى مغناطيس ذاتي وتعتبر مواد مغناطيسية إلا أن المواد الأخرى تتأثر ضعيفا بمجال مغناطيسي بطريقة ما، وتتصف بنوع آخر من صفات المغناطيسية.

حيث تصنع المغناطيسات الذاتية من مادة مغناطيسية حديدية شديدة "الصلابة " عن طريق معاملتها في مجال مغناطيسي شديد بحيث يوجه حبيباتها البلورية المغناطيسية في اتجاه المجال المغناطيسي الخارجي. ويصعب ضياع مغناطيسيتها بسبب صلادتها (ليست مطاوعة).

وبغرض إزالة مغناطيسية مغناطيس فلا بد من تسليط مجال مغناطيسي عكسي عليه بشدة معينة تعتمد على ما يسمى مقاومة مغناطيسية للمادة. وتتميز المواد المغناطيسية الصلدة بمقاومة مغناطيسية عالية بينما تتصف المواد المطاوعة مغناطيسيا بمقاومة مغناطيسية منخفضة.

ترجع ظاهرة المغناطيسية في المواد إلى الإلكترون الذي يشكل الأغلفة الذرية للعناصر والذي هو ذاته يعتبر مغناطيسا صغيرا، حيث له عزم مغناطيسي ناتج عن عزمة المغزلي (انظر مغنطون بور).

خصائص المغناطيس

مجال مغناطيسي

المجال المغناطيسي هو مجال متجه (مجال مغناطيسية الأرض توجه إبرة مغناطيسية). ويتسم المجال المغناطيسي عند أي نقطة بصفتين :

1) اتجاهه ويحدده الاتجاه الذي تتخذه إبرة البوصلة فيه،

2) شدته، ويبينه مدى انصياع الإبرة المغناطيسية لاتخاذ اتجاهه.وطبقا لنظام نظام الوحدات الدولي تعطى وحدة المجال المغناطيسي بوحدة تسلا.

عزم مغناطيسي

يدعى العزم المغناطيسي أحيانا عزم ثنائي الأقطاب ويرمز له عادة بالرمز - μ - وهو كمية متجهة وهي تصف الخواص العامة للمغناطيس. وبالنسبة إلى قضيب مغناطيسي فإن اتجاه عزمه المغناطيسي يمر من قطبه الجنوبي إلى قطبه الشمالي. إلى الآخر.

وترتكز شدته على قوة القطبين وعلى بعد القطبين عن بعضهما البعض.وتقاس وحدة العزم المغناطيسي بوحدة أمبير.متر مربع، طبقا لنظام الوحدات الدولي.

ويكون المغناطيس مجاله المغناطيسي حوله كما أنه يتأثر ويتعامل مع مجال مغناطيسي خارجي. ويعتمد قوة المجال المغناطيسي الذي ينتجه عند نقطة معينة على شدة عزمه المغناطيسي. بالإضافة إلى ذلك فعندما يوضع المغناطيسي في مجال مغناطيسي خارجي آهيا من مغناطيس آخر أو من مصدر آخر فإنه يتأثر بقوة عزم دوران تحاول توجيهه في اتجاه المجال المغناطيسي الخارجي. ويتناسب عزم الدوران مع العزم المغناطيسي كما يتناسب مع شدة المجال الخارجي.

بدراسة الجسيمات الأولية مثل الإلكترون والبروتون والنيوترون اتضح أن لكل منهم عزما مغناطيسيا. ويختلف العزم المغناطيسي لكل جسيم عن الآخر (انظر مغنطون بور). يرجع العزم المغناطيسي - على سبيل المثال - للإلكترون إلى عزمه المغزلي حيث يدور الإلكترون دائما حول محوره.

وقد يقع المغناطيس تحت تأثير قوة تحرفه إلى اتجاه معين أو آخر بحسب مكانه واتجاهه بالنسبة للمجال الخارجي. فإذا كان المجال المغناطيسي الخارجي منتظما فإن المغناطيس لا يعاني من قوة شد، وإنما يعاني فقط من عزم الدوران. (أي أن إبرة البوصلة تتخذ اتجاه المجال المعناطيسي للأرض، ولا تنتقل الإبرة (أو البوصلة) من مكانها).

المغناطيسية

حيث تقاس مغناطيسية مادة ممغنطة بقيمة العزم المغناطيسي في المتر المكعب فيها ويرمز لها عادة بالرمز M، ووحدتها أمبير/متر. والمغناطيسية هي مجال متجه، ويمكن مغنطة مادة مغناطيسية في أماكنها المختلفة باتجاه مختلف للمغناطيسية (مثل الحبيبات المغناطيسية في الحديد).

ويعد مغناطيس تبلغ عزمه المغناطيسي 1و0 أمبير· متر2 وحجمه 1 سنتيمتر مكعب (1×10−6 متر3) مغناطيسا جيدا، وبذلك تكون شدة مغناطيسيته نحو 100.000 أمبير/متر.ويتميز الحديد بمغناطيسية عالية حيث يمكن أن تبلغ مغناطيسيته 1.000.000 أمبير/متر.

وهذا يفسر لماذا يستخدم الحديد أساسيا في إنتاج حقول مغناطيسية شديدة.يتلو الحديد في شدة مغناطيسيته الكوبلت والنيكل وتسمى تلك المواد موادَّ ذات مغناطيسية حديدية، ونجد تلك الثلاثة عناصر متجاورة في الجدول الدوري للعناصر، حيث يتشابه فيهم الغلاف الإلكتروني لذراتهم (أعدادهم الذرية 26 و 27 و 28 على التوالي).

مغناطيس دائم