معلومات أساسية عن المغناطيس

معلومات أساسية عن المغناطيس



ماهو المغناطيس ؟

يمكن تصنيع المغناطيس بوضع مادة مغناطيسية، مثل الحديد او الصلب، في مجال مغناطيسي قوي. يمكن تصنيع المغناطيس الدائم، المغناطيس المؤقت والمغناطيس الكهربائي بنفس الطريقة.
الذرات التي تشكل المواد التي تتمغنط بسهولة مثل الحديد، الصلب، النيكل والكوبالت هي مرتبة في وحدات صغيرة تسمى الميادين. كل ميدان على الرغم من مجهرية حجمه، يحتوي على ملايين المليارات من الذرات وكل ميدان يعتبر بمثابة مغناطيس صغير. اذا وضع أحد المواد المغناطيسية في مجال مغناطيسي قوي، كل ميدان والذي هو عبارة عن حافة في جميع الاتجاهات، ينتقل تدريجيا في اتجاه المجال. الميادين تتزايد أيضا في الحجم لانها تتغذى على الميادين المجاورة. عندما تتم محاداة معظم الميادين في المجال تصبح المواد مغناطيسا.

ماهو المغناطيس المؤقت ؟

الحديد اللين وبعض السبائك الحديدية، مثل البيرمالوي Permalloy (خليط من الحديد والنيكل) يمكنها أن تتمغنط بسرعة حتى في مجال مغناطيسي ضعيف. ومع ذلك عند ازالة المجال، تختفي المغناطيسية. هذه المواد تعطي مغناطيسا مؤقتا ممتازا والذي يستخدم خاصة في صناعة الهواتف والمحركات الكهربائية.

ماهو المغناطيس الدائم ؟

أنواع أخرى من السبائك مثل ألنيكو Alnico (خليط من الالمنيوم، النيكل، الحديد والكوبالت) تعطي المغناطيس الدائم الممتاز. طبقة حديدية (مواد مثل السيراميك المصنوع منأكسيد الحديد مع النيكل والكوبالت) تعطي أيضا المغناطيس الدائمن الممتاز. في هذه المواد، الميادين صعبة الازالة عند محاداتها.

ماهو المغناطيس الكهربائي ؟

يستخدم المغناطيس الكهىبائي عندما نحتاج لمغناطيس قوي حقا، يتم تصنيع المغناطيس الكهربائي عن طريق وضع نواة معدنية (عادة خليط الحديد) داخل لفائف من الاسلاك حاملة للتيار الكهربائي. عند مرورها في اللفائف، تنتج الكهرباء مجالا مغناطيسيا والذي يعتمد على قوة التيار الكهربائي وعدد الاسلاك المتعرجة، والاقطاب تعتمد على اتجاه التدفق. عند مرور التيار، تعمل النواة كمغناطيس، ولكن عند قطع التيار، تختفي الخصائص المغناطيسية. المحركات الكهربائية، أجهزة التلفزيون، القطارات فائقة السرعة Maglev، الهواتف وأجهزة الكمبيوتر والاجهزة الحديثة الاخرى تستخدم المغناطيس الكهربائي.

ماهو الموصل الحيد للكهرباء ؟

هذه هي أقوى مغناطيس، أنها لاتحتاج الى نواة معدنية ولكنها مصنوعة من أسلاك معدنية من خليط معدني خاص والتي تصبح موصلات فائقة عندما تبرد الى درجات حرارة منخفضة جدا.

كيف بدأ كل ذلك ؟

العديد من الاساطير تسرد اكتشاف المغناطيس. الواحدة الاكثر شيوعا تعود الى 400 سنة تقريبا. كان عجوز اسمه ماغنيس Magnès يرعى أغنامه في منطقة تقع شمال اليونان تسمى المغنيسيا La Magnésie وقال ان مسامير جذائه وقطعة معدنية في عصاه تشبتوا بصخرة سوداء كبيرة عندما وقف عليها. هذا النوع من الصخور سمي فيما بعد المنغنيت Magnétite، وهو مشتق من الاسم المنغنيسا Maghésie او ماغنيس Magnès.
منذ القرن الاول قبل الميلاد، ذكرت المغناطيسية في كتابات لوكريتيوس Lucrèce والقوى السحرية للمنغنيت (أكسيد الحديد الاسود) في كتابات بليني الاكبر Peline l'Ancien لسنوات عديدة وبعد اكتشافها، المنغنيت كانت محجبة في الخرافات، وكان يعتقد انها تمتلك قوى سحرية، كالقدرة على شفاء المرضى، طرد الارواح الشريرة، وحتى الى جذب وتدويب السفن الحديدية. وعلى عكس العنبر (صمغ شجرة متحجرة). المنغنيت او أكسيد الحديد الاسود فادر على جذب الكائنات دون أن يفرك مقدما. المنغنيت اتخد بعدا أكبرا واكثر سحرا وسرعان ما أدرك أن المنغنيت لاتجذب فقط كائنات الحديد، ولكنها اذا قدمت على شكل ابرة تطفو فوق المياه، تشير دائما الى اتجاه الشمال والجنوب، فكانت نشاة البوصلة البدائية.

من الذي اكتشف المغناطيس ؟

تعود أول محاولة لتبيان حقيقة الخرافة الى سنة 1269، عندما كتب جندي يدعى Pierre le Pérlin خطابا يصف غيه كل ماكان معروفا في ذلك الوقت عن موضوع المنغنيت او أكسيد الحديد الاسود. يقال أنه كان يكتب أثناء حراسته خارج أسوار Lucera وهو محاصر. في حين أن الناس كانوا يموتون من الجوع داخل أسوار المدينة، كان بيتر Peter Peregrinus يكتب أول التقارير العلمية الرائدة، وهو التقرير الذي سيؤثر على العالم فيما بعد. ولكن كان من الواجب انتظار تجارب وليام جيلبير William Gilbert في سنة 1600 لفهم أفضل لمبدأ المغناطيسية وفقط حوالي قرن من الزمن بعد ذلك، بدأ العلماء، من خلال التجارب، فهم هذه الظاهرة.

من هم العلماء الذين ساعدونا على فهم المغناطيس ؟

William Gilbert وليام جلبير أول من لاحظ أن الارض مغناطيس عملاق و أنه يمكن تصنيع المغناطيس عن طريق الحديد، اكتشف أيضا أن هذه المغناطيسية يتم فقدانها اذا تم تسخين الحديد. في سنة 1820هانز كريستيان أورستد Hans Christian Oersted يؤسس لاول مرة (خلال محاضرة عامة) وجود علاقة بين الكهرباء والمغناطيسية.

ماهو أكسيد الحديد الاسود ؟

تم العثور على أكسيد الحديد الاسود في الطبقات الصخرية حيث توجد رواسب الحديد وعثر على واحد في قاع المحيط والتي يرجع تاريخها الى 55 مليون سنة. أكسيد الحديد الاسود هو مغناطيسي لان تركيبه الجزئي يسمح له بالحفاظ على المواءمة بين الجزيئات حسب الحقل المغناطيسي للارض خلال تشكيلها مند ملايين السنين. عند تسخينه الى درجة عالية، أكسيد الحديد الاسود يفقد مغناطيسيته الطبيعية. ومع ذلك، فان رواسب الحديد ليست كلها مغناطيسية وظلت لسنوات عديدة تمثل لغزا. كيف يتم تشكيل المنغنيت في بعض رواسب الحديد فقط ؟ في الاونة الاخيرة، ظهرت نظرية مثيرة للاهتمام فيما يتعلق بالبكتيريا اللاهوائية GS-15 التي أظهرت تحويل أكسيد الحديد الى أكسيد الحديد الاسود. يعتقد أن البكتيريا GS-15 التي يمكن أن تتسبب في خلق طبقات المنغنيت في تشكيلات الحديد الكثيرة.

ماهو مجال القوة المغناطيسية ؟

منطقة القوة (المجال المغناطيسي) المحيطة بقطعة من المغناطيس أو أكسيد الحديد الاسود يمكن أن تظهر (عرض) بواسطة خطوط القوة كما هو مبين أدناه، على الرغم من أن هذه السطور ليست أكثر واقعية من خطوط العرض والطول التي نجدها على الخارطة الجيوغرافية أو الكرة الارضية.

ماهو مبد أ المغناطيسية ؟

الاقطاب المتطابقة تصد الجذب والاقطاب المعاكسة تجذب.
خطوط المجال هي ثلاثية الابعاد حول شريط المغناطيس من جميع الاطراف.
عندما تتقارب الاقطاب المعاكسة للمغناطيس معا، خطوط المجال تتزاوج وينجذب المغناطيس معا.
عندما تتقارب نفس أقطاب المغناطيس، تبتعد خطوط المجال عن بعضها البعض والمغناطيس يصد بعضه البعض.


كيف تعمل البوصلة ؟

نهايات الشمال والجنوب من الارض تسمى القطب الشمالي والقطب الجنوبي. بما أن الارض لها نواة تتكون من الحديد والنيكل فانها تتصرف مثل المغناطيس. الاقطاب المغناطيسية للارض تقع قرب الاقطاب الجيوغرافية. ابرة البوصلة هي بدورها مغناطيس ولديها القطب الشمالي والقطب الجنوبي. قطب الابرة الذي تم تحديده ب "N" ينجذب الى الشمال ويظهر دائما الشمال المغناطيسي للارض وكذلك الحال مع الطرف الاخر من الابرة (المحدد ب "S") يوجه الى الجنوب ويشير دائما الى القطب الجنوبي المغناطيسي للارض.
الارض بدورها تعمل كالمغناطيس مع قطبيها (الجنوبي والشمالي) ومجالها المغناطيسي الواسع النطاق. في بعض الاماكن على سطح الارض، القوة المغناطيسية أاكبر من غيرها. بالاضافة الى ذلك، فان القوة المغناطيسية تختلف مع مرور القمر حول الارض. موضع القطبين المغناطيسيين يختلف أيضا قليلا من سنة الى أخرى. القطب الشمالي المغناطيسي والقطب الشمالي الجيوغرافي لايتطابقان.

من الذي كان أول من استخدم البوصلة ؟

مند قرون، كان البحارة الصينيون يستخدمون قطعا من أكسيد الحديد الاسود (المنغنيت) على شكل ابر لتوجيه أنفسهم عندما يضيعون. قطعة من أكسيد الحديد الاسود أو شريط من المغناطيس الذي يتم تعليقه يتوقف بحرية عموما في اتجاه الشمال والجنوب (ابرة البوصلة هي مغناطيس). الارض هي مثل مغناطيس عملاق وتتفاعل كما لو كان في وسطها شريط مغناطيسي ضخم.

ماهي استخدامات المغناطيس ؟

كان اكتشاف المغناطيس مهما جدا لانه يسخدم في تصنيع المحركات الكهربائية والمولدات. دون كهرباء لن تكون هناك هواتف، اضاءة او تدفئة كهربائية، أجهزة كمبيوتر أو تلفزيون.
يستخدم المغناطيس في القطارات فائقة السرعة، ضواغط السيارات، مصنفات الركام المعدني، الهواتف، أجهزة الكمبيوتر، الاجراس و أجهزة الفيديو...الخ.
القطارات الفائقة السرعة تعمل دون عجلات و"تطفو" فوق المسار بسبب التنافر المغناطيسي بين الكهرباء المغناطيسي للمسار والجانب السفلي للقطار. القطارات فائقة السرعة سريعة جدا ويمكنها أن تبلغ سرعة 480km/h (بما يعادل 300 ميلا في الساعة).


صور متعلقه