أنواع المغناطيس

بحث عن أشكال المغناطيس

يُعرف المغناطيس بأنّه معدن يمتلك القدرة على إنتاج مجال حوله يسمى بالمجال المغناطيسي ويستطيع أن يجذب معدن الحديد، وفي نهاية القرن التاسع عشر تمت دراسة لجميع المعادن ليتم التعرف على تلك التي تحتوي الخصائص المغناطيسية، وكانت النتيجة أنّ ثلاثة عناصر فقط وهي الحديد، النيكل، والكوبالت تمتلك خصائص مغناطيسية وبالتالي يمكن أن تصبح مغناطيس على عكس مادة الكروم والتي تفقد تلك الخصائص بعد عملية المغنطة.

خصائص المغناطيس

هناك العديد من الخصائص للمغناطيس، ومن أهمها:

• عند تعليق المغناطيس من مركز ثقله من المنتصف فإنه يكون حر الحركة إلى أن يثبت فيتجه أحد قطبيه نحو الشمال المغناطيسي والقطب الآخر يتجه نحو الجنوب المغناطيسي.
• يتميز المغناطيس مهما كان حجمه وطوله بأن له قطبيْن؛ شماليّ وجنوبي ويرمز للقطب الشمال بالحرف N، ويرمز للقطب الجنوبي بالحرف S، حيث يلون القطب الشمالي باللون الأحمر والقطب الجنوبي باللون الأزرق.
• الأقطاب المغناطيسية المتشابهة تتنافر والمختلفة تتجاذب، فعند تقريب طرف مغناطيس شمالي من طرف شمالي لمغناطيس آخر، فيحدث تنافر بين المغناطيسيين بشدة، أما في حالة تقريب قطب مغناطيس جنوبي من قطب شمالي لمغناطيس آخر، فإنه يلاحظ تجاذب بقوة بين المغناطيسيين.
• قوة المغناطيس وقدرته على جذب الأشياء تختلف باختلاف المواد الممغنطة فمثلاً الحديد المطاوع ينجذب بشدة نحو المغناطيس، بالمقابل ينجذب كل من الحديد الصلب والنيكل بقوة أقل بإتجاه المغناطيس.
• يفقد المغناطيس بعض خصائصه تحت ظروف معينة فمثلاً عند تعرضه للطرق الشديد أو التسخين، فإنه يفقد خاصية المغنطة ويصبح غير قادر على جذب الأشياء .
• قوة القطب الشمالي للمغناطيس مساوية لقوة القطب الجنوبي للمغناطيس.

استخدامات المغناطيس

بعد الحديث عن المغناطيس وعن خصائصه إجابة سؤال: “ما هي استخدامات المغناطيس؟”، حيث تدخل استخدامات المغناطيس في العديد من المجالات المتنوعة، كالمجالات الفيزيائية والطبية والميكانيكية والإلكترونية، وفي ما يأتي سيتم ذكر بعض استخدامات المغناطيس التي تدخل في مختلف هذه المجالات:

• وسائط التسجيل المغناطيسي: إذ تحتوي هذه الوسائط على بكرة من الشريط المغناطيسي التي تستخدم لتسجيل المعلومات التي تشكل الأصوات والفيديوهات، كما تعتمد الأقراص المرنة والأقراص الصلبة على هذه التقنية.
• بطاقات الائتمان والصراف الآلي: حيث تحتوي هذه البطاقات على شريط مغناطيسي، لتشفير معلومات البطاقة والاتصال مع المؤسسات المعنية بها.
• بعض أنواع الشاشات القديمة: مثل شاشات الكمبيوتر الكبيرة القديمة وشاشات التلفزيون التي تحتوي على أنبوب أشعة الكاثود ومغناطيس كهربائي لتوجيه الإلكترونات إلى الشاشة.
• مكبرات الصوت والميكروفونات: حيث يدخل استخدام المغناطيس في معظم السماعات بحيث تحتوي لفائف تحمل التيار وتقوم بتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية.
• القيثارات الكهربائية: إذ تستخدم هذه القيثارات التقاطات مغناطيسية تقوم بنقل الاهتزازات الناتجة عن الأوتار على شكل تيار كهربائي من الممكن تضخيمه.
• المحركات والمولدات الكهربائية: بحيث تعتمد على مزيج من المغانط الكهربائية والمغانط الدائمة، فتقوم المحركات بتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية، بينما تقوم المولدات بتحويل الطاقة الميكانيكية إلى كهربائية عن طريق تحريك موصل عبر مجال مغناطيسي.
• التصوير بالرنين المغناطيسي: وهي إحدى التقنيات التي تستخدم في المستشفيات لاكتشاف المشاكل العضوية دون الحاجة إلى إجراء عمليات جراحية.
• الرنين المغاطيسي النووي: إذ تستخدم هذه التقنية في علوم الكيمياء بشكل واسع، حيث يستخدمها الكيميائيون لتمييز المركبات المصنعة.
• البوصلة:بحيث يخضع مؤشر البوصلة الممغنط للمجال المغناطيسي الأرضي لتتم عملية رصد الاتجاه وفقًا لحركة هذا المؤشر.

كما تشمل الإجابة عن سؤال ما هي استخدامات المغناطيس بعض الأعمال الفنية التي انتشرت في الآونة الأخيرة، حيث من الممكن إلصاق بعض الرسومات والصور الفوتوغرافية على ألواح الفينيل المغناطيسية والتي من الممكن أن توضح على أبواب الثلاجات أو الأجهزة الأخرى.

أنواع المغناطيس وأشكاله قدرته على جذب المواد الحديدية

أنواع 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: 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:

• 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.

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.

المغناطيس الدائم

المغناطيس هو مادة أو كائن ينتج مجال مغناطيسي. هذا المجال المغنطيسي غير مرئي ولكنه مسؤول عن أكثر الخصائص المميزة للمغناطيس: قوة تشد المواد المغناطيسية الأخرى ، مثل الحديد ، وتجتذب أو تطرد المغناطيسات الأخرى.
المغناطيس الدائم هو كائن مصنوع من مادة ممغنطة ويخلق مجاله المغناطيسي المستمر. والمثال اليومي هو مغناطيس الثلاجة المستخدم لحفظ الملاحظات على باب الثلاجة. المواد التي يمكن ممغنطة ، والتي هي أيضا تلك التي تنجذب بقوة إلى المغناطيس ، وتسمى المغناطيسية الحديدية (أو المغناطيسية الحديدية). وتشمل هذه الحديد والنيكل والكوبالت ، وبعض سبائك المعادن الأرضية النادرة ، وبعض المعادن التي تحدث بشكل طبيعي مثل الحجر الجيري. على الرغم من أن المواد المغناطيسية الحديدية (والمغناطيسية الحديدية) هي الوحيدة التي تنجذب إلى المغناطيس بقوة كافية لاعتبارها مغناطيسية شائعة ، إلا أن جميع المواد الأخرى تستجيب بشكل ضعيف للمجال المغنطيسي ، بواسطة أحد الأنواع الأخرى من المغناطيسية.
يمكن تقسيم المواد المغناطيسية المغناطيسية إلى مواد مغناطيسية “لينة” مثل الحديد الصلب ، والتي يمكن ممغنطة ولكن لا تميل إلى البقاء ممغنطة ، والمواد المغناطيسية “الصلبة” ، والتي تفعل. مغناطيس دائم مصنوع من مواد مغناطيسية “صلبة” مثل النيكو والفريت التي تخضع لمعالجة خاصة في مجال مغناطيسي قوي أثناء التصنيع لمحاذاة هيكلها الجريزوفولفين الداخلي ، مما يجعل من الصعب للغاية إزالة المغناطيسية. لإزالة مغناطيس المغناطيس المشبع ، يجب استخدام مجال مغناطيسي معين ، وهذه العتبة تعتمد على إكراه المادة المعنية. تتميز المواد “الصلبة” بالإكراه العالي ، في حين أن المواد “اللينة” لها إجبار منخفض. يتم قياس القوة الكلية للمغناطيس بواسطة لحظتها المغناطيسية أو ، بدلاً من ذلك ، إجمالي التدفق المغناطيسي الذي ينتجه. القوة المحلية للمغناطيسية في المادة تقاس بالمغنطة.
يتكون المغناطيس الكهربائي من ملف من الأسلاك يعمل كمغناطيس عندما يمر تيار كهربائي عبره ولكنه يتوقف عن أن يكون مغناطيسًا عندما يتوقف التيار. غالبًا ما يتم لف الملف حول مجموعة من المواد المغناطيسية “اللينة” مثل الصلب ، مما يعزز بشكل كبير المجال المغناطيسي الذي ينتجه الملف.
كائن ممغنط لدرجة أنه يجذب مسحوق الحديد. بشكل عام ، يتم المغنطيسات المغناطيسية عندما يتم وضعها في المجال المغناطيسي للمغناطيسات الأخرى أو التيارات الكهربائية لإظهار خصائص المغناطيس ، ولكن الكائنات (الصلب ، ولا سيما الصلب المغناطيس) لها مغنطة كبيرة المتبقية والقوة القسرية ( التباطؤ المغناطيسي ) ممغنطة من الخارج تبقى خاصية المغناطيس وتسمى المغناطيس الدائم. عادة ما تصنع مغناطيس دائم على شكل قضيب ، حدوة حصان (hato) ، إبرة صغيرة ( إبرة مغناطيسية ) ، شكل U ، شكل دائري ، شكل أنبوبي ، وما إلى ذلك وتستخدم للأدوات الكهربائية وغيرها. → المغناطيس الكهربائي

المغناطيس للاطفال

المغناطيس الكهربائي واستخداماته

التصميم الأساسي
مرور الشحنة الكهربائية (الالكترونات) من بطارية أو مصدر الطاقة السلبية من خلال محطة أسلاك يولد ضعف المجال المغنطيسي. هذا المجال المغناطيسي هو ضعف ذلك (أو حتى صغيرة) أنه من دون عموما. ومع ذلك ، فإن البوصلة سوف كشف هذا المجال المغنطيسي.

ليكون من المفيد ، وبالتالي ، فإن المجال المغناطيسي الذي تولد من خلال تدفق الالكترونات ينبغي تعزيزها. ويمكن أن يتم ذلك عن طريق جعل ضيق الملف من سلك موصل. وقد والملفات سوف تعزيز وتدعيم المجال المغناطيسي التي لها اتجاه أو أن التوجه هو عمودي على اتجاه التيار الكهربائي.

عندما تزود الكهرباء لهذه الأسلاك الملتفة ، وسيكون هناك نتيجة مختلف المجالات المغناطيسية لكل الملف. هذه المجالات المغناطيسية سوف تميل إلى صوتها ، والتيار الكهربائي أقوى تطبق ، الفرد أكثر المجالات المغناطيسية وسيجري التوفيق. تطبيق من المستوى الأمثل من التيار الكهربائي سيؤدي إلى الكمال في مواءمة جميع المجالات المغناطيسية — ونتيجة الأمثل في القوة المغناطيسية.

لجعل الكهربائي أكثر قوة ، يمكن للمرء أن الملف السلك حول المواد التي المغناطيسي أو قابلية النفاذية (ببساطة ، والمواد التي يمكن أن ممغنط). المواد الأساسية يمكن أن يكون أمرا قابلا للمؤقتا ممغنط مثل paramagnets التي هي عرضة لالمغناطيسية ولكنهم غير قادرين على الاحتفاظ بها المغناطيسي الممتلكات بعد تطبيق التيار الكهربائي توقف. المواد الأساسية ويمكن أيضا ferromagnets التي هي قادرة على الإبقاء على المجال المغناطيسي التي اكتسبوها حتى بعد تطبيق التيار الكهربائي توقف.

في أي حال ، فإن إدراج أساسية من المواد المغناطيسية في المجال المغناطيسي الكهربائي ويعزز الانتاج.

طريقة المغنطه
يتم لف السلك حول دبوس ورق معدني مقوّم ومن ثم يتم توصيله بأحد أقطاب البطارية. وعندما يكون الطرف الحر من السلك موصولاً بالقطب الآخر للبطارية، يتدفق التيار الكهربائي عبر السلك ويصبح دبوس الورق المعدني ممغنطاً.

كيف تتم المغنطه
يحدث ذلك نتيجة تنظيم ذرات الحديد في دبوس الورق المعدني على شكل تجمعات تعرف بالمجالات. وتشبه هذه المجالات مغانط صغيرة في كل منها قطباً شمالياً وقطباً جنوبياً. وغالباً ما تضطرب هذه الأقطاب وتختلط بشتى الاتجاهات ليلغي كل مجال من المجالات المغناطيسية المجال الآخر. عندما تترتب المجالات في نفس الاتجاه، تصبح قطعة الحديد مغناطيساً، وعندما تتدفق الكهرباء عبر السلك الملفوف حول دبوس الورق المعدني، تترتب المجالات.

أنواعه
هنالك نوع آخر من المغانط هو المغناطيس الدائم، كالمغناطيس الذي تقوم بتعليقه على الثلاجة. ويصنع المغناطيس الدائم من الحديد أو من معدن آخر ذو نفاذية مغناطيسية مثل النيكل أو الكوبالت. تترتب المجالات عند صُنع المغناطيس وتبقى على هذا الحال بصورة دائمة

مزايا واستخدامات المغناطيسات الكهربائية
الكهربائية ‘والميزة الرئيسية الينابيع من التنوع والمرونة. في كهربائي ، المجال المغناطيسي يمكن أن تحول على نحو متقطع. هذا هو مفيدة بشكل خاص للتطبيقات تحميل البضائع ؛ البضائع يمكن التقاطها باستخدام المغناطيس الكهربائي ، وحمل البضائع إلى المكان المثالي ، بعد ذلك بسهولة الصادرة عن تنفير إمدادات الكهرباء. المجال المغنطيسي قوة متنوعة ويمكن أيضا عن طريق تغيير كمية التيار الكهربائي للتطبيق.

تقلب من المجال المغنطيسي يجعل الكهربائية مثالية للتطبيقات حيث القوة المغنطيسية وكثيرا ما تغير الاحتياجات. على سبيل المثال ، كهربائية تستخدم في الدارات حيث كهربائي ‘تسحب’ فتح الدائرة إلا إذا كان التيار الكهربائي تحميل تقترب من مستويات خطيرة.

بحث عن المغناطيس doc