تحقيق مسبار
يدخل المغناطيس ضمن أغرب المواد الموجودة على الأرض، فهو يتمتع بخواص تميزه عن غيره من المواد الأخرى.
هذا المقال يوضح ماهية المغناطيس، ويقدم معلومات عن كيفية صناعته وطريقة عمله. بالإضافة إلى شرح أشكال المغناطيسية، وأخيرًا يجيب على سؤال: هل النحاس ينجذب للمغناطيس؟
المغناطيس
يمكن تعريف المغناطيس بكونه المادة ذات القدرة على جذب الحديد وصنع مجال مغناطيسي حول مدارها، إذ أن هناك مجموعة من العناصر ذات استجابة عالية مع المغناطيس، ولقد تم اعتبار الحديد والنيكل والكوبلت أحد أهم العناصر المنجذبة للمغناطيس نظرًا لقدرتها على التمغنط بشكل دائم، كما وهناك مجموعة من العناصر التي تمتلك خصائص مغناطيسية ضعيفة جدًا كالكروم على سبيل المثال.
ممَّ يُصنع المغناطيس؟
يوجد نوعان من المغناطيس، الأول هو المتواجد في الطبيعة دون تدخل بشري، ويكون على شكل حجر يسمى حجر المغناطيس، تم استخدامه في القدم في صنع البوصلات، وهناك نوع آخر قام الإنسان بصناعته من أجل توظيفه واستخدامه في المجالات الكهربائية وغيرها.
تُصنع المغانط من مجموعة من المعادن تسمى المعادن الفيرومغناطيسية (Ferromagnetic metals)، وهي معادن ذات قدرة عالية على التمغنط بشكل دائم وطويل.
ومن أجل الحصول على مغناطيس دائم يتم تعريض المادة المعدنية المغناطيسية للتسخين إلى درجة حرارة معينة، بحيث تُمكِّن المعدن من التمغنط لأطول وقت ممكن.
أما بالنسبة إلى المغانط المؤقتة، فهي تلك التي تفقد مجالها المغناطيسي بسهولة من خلال عودة المجالات المغناطيسية إلى أماكنها بمجرد إبعاد المغناطيس عنها، وتسمى بالمعادن اللينة.
كيف يعمل المغناطيس؟
تعتمد قوة عمل المغناطيس على مدى قوة المجال الذي يصنعه المغناطيس حوله. إذ أن لكل مادة في الطبيعة مجالها المغناطيسي الخاص والموجود في اتجاهات عدة، لكن للمغناطيس مجال قوي قادر على ترتيب المجالات المغناطيسية الحديدية الأخرى وجذبها إليه، كتلك الموجودة في معدن الحديد على سبيل المثال.
ما هي المواد التي تنجذب للمغناطيس؟
هناك نوعان من المواد التي تنجذب للمغناطيس، ويمكن توضيحهما فيما يأتي:
- المغناطيسية الحديدية (Ferromagnetic metals)، وهي مجموعة قليلة من المعادن التي لها قدرة عالية على التمغنط، وكذلك الانجذاب إلى المغناطيس، الأمر الذي جعلها تدخل في صناعة المغناطيس الدائم. ومن الأمثلة عليها: الحديد، الكوبالت، النيكل، وبعض المعادن التي توجد في الطبيعة بشكل نادر كسبائك المنغنيز.
- المغناطيسية المؤقتة أو المُسايِرَة (Paramagnetism)، وهي تلك التي تنجذب للمغناطيس ولكن بشكل خفيف لا يمكن ملاحظته إلا من خلال أدوات خاصة، وتظهر في ظل وجود مجال مغناطيسي، وتختفي حين يختفي. ومن الأمثلة عليها: المغنيسيوم والموليبدينوم والليثيوم.
أشكال أخرى للمغناطيسية
كما أن هناك مواد تتأثر بشكل واضح بالمغناطيس مُحدِثة في ذلك حركات جذب منها القوية وغير القوية، هناك مواد أخرى في الطبيعة تتأثر بالمغناطيس ولكن بطريقة تختلف عن المغناطيسية الحديدية والمؤقتة، والتي يمكن تصنيفها كالتالي:
- المغناطيسية المُعاكِسة (Diamagnetism)، وهي مواد ذات جاذبية مغناطيسية ضعيفة تقوم على صنع مجال مغناطيسي حولها لكنه يتنافر ويتعارض مع المجال المغناطيسي الذي يصنعه المغناطيس. من الأمثلة عليها: الذهب، النحاس، الكوارتز، والماء والهواء.
- المغناطيسية الحديدية المتضادة (Antiferromagnetism)، وهي عكس المغناطيسية الحديدية، كونها مواد لا ينتج عنها أي مجال مغناطيسي، لها درجة حرارة معينة سميت بدرجة حرارة نيل نسبة إلى العالم الفرنسي لويس نيل الذي قدمها للعلم عام 1936، من الأمثلة عليها: أكسيد المنغنيز، الهيماتيت، وأكسيد النيكل.
- المغناطيسية الحديدية لغير المعادن (Ferrimagnetism)، تنجذب المواد الفريمغناطيسية للمغناطيس تمامًا كما تنجذب المواد ذات المغناطيسية الحديدية، لكن الفرق هو أن الأولى ليست من المعادن، مثال عليها: أكسيد الحديد الأسود.
هل النحاس ينجذب للمغناطيس؟
النحاس لا ينجذب للمغناطيس، إذ لا يعتبر النحاس من المعادن التي تنجذب للمغناطيس. والنحاس لا ينجذب للمغناطيس كونه مصنَّف ضمن المواد ذات المغناطيسية المُعاكِسة، وهي مواد كما تم توضيحها سابقًا ذات جاذبية مغناطيسية ضعيفة جدًا ولا يمكن اعتبارها ضمن المواد التي تنجذب للمغناطيس.
كما ويعتبر النحاس ذا نفاذية نسبية قليلة جدًا جعلته ضمن قائمة المواد غير المغناطيسية. لكن هذا لا ينفي قدرة النحاس على التفاعل مع المغناطيس، إذ يتم توظيف هذا التفاعل بطريقة معينة في محطات الطاقة من أجل توليد الكهرباء.
استخدامات المغناطيس
تتعدد استخدامات المغناطيس والتي يمكن ذكر أهمها في النقاط التالية:
- يستخدم المغناطيس في أجهزة الكمبيوتر، إذ يقوم بدوره في تخزين البيانات داخل محركات الأقراص الإلكترونية الثابتة. كما يعمل المغناطيس الموجود في المكبرات الصوتية لأجهزة التلفاز والراديو على تحويل الإشارات الإلكترونية إلى اهتزازات صوتية.
- يعد المغناطيس إضافة مهمة في عالم الصناعة، كونه عامل أساسي في تطوير عدد من الصناعات الكهربائية والإلكترونية، أهمها دور المغناطيس في عمل المولدات الكهربائية، وهو دور أساسي يعتمد على قدرة المغناطيس على تحويل الطاقة الميكانيكية إلى كهرباء، وبالتالي يستخدم في محركات أخرى من أجل تحويل الكهرباء إلى طاقة ميكانيكية.
- يستخدم المغناطيس في الرافعات من خلال رفع المعادن كبيرة الحجم وتحريكها. كما يستخدم أيضًا في عمليات فرز المعادن عن الصخور في بعض المناجم. بالإضافة إلى استخدامات المزارعين للمغناطيس من خلال دوره في التقاط المعادن التي تتناولها الماشية.
- يدخل المغناطيس في المجال الطبي، من خلال صناعة بعض المعدات الطبية المهمة مثل أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي، التي ينتج عنها صورًا واضحة لعظام وأعضاء وأنسجة الجسم. كما ويدخل المغناطيس في علاج السرطان، إذ يتم حقن المريض بسائل حساس مغناطيسيًا في المنطقة المصابة بالسرطان، ومن ثم يتم استخدام مغناطيس من أجل توليد حرارة في جسم المصاب، وهي طريقة طبية قائمة على القضاء على السرطان بالحرارة دون إحداث ضرر بأعضاء الجسم السليمة الأخرى.
