مفهوم المغناطيس
يُمكن تعريف المغناطيس بأنه كل ما يُحاط بمجال مغناطيسي ثابت، ويظهر تأثير المجال المغناطيسي الذي يُنتجه المغناطيس عند اقترابه من مادة أُخرى ذات مجال مغناطيسي مختلف، لكنه لا يُرى بالعين المجردة، ويتحرك هذا المجال من القطب الشمالي للمغناطيس إلى القطب الجنوبي من المغناطيس ذاته، أي من الشحنات الموجبة إلى الشحنات السالبة، لتُشكل حلقات محكمة الإغلاق، ويُمكن القول أن المجال المغناطيسي مشابه للكهرباء بطريقة أو أُخرى، حيث يوجد شحنة موجبة وشحنة سالبة في الكهرباء والتي تتشابه مع المجال المغناطيسي بوجود قطب موجب وآخر سالب، وكذلك طريقة التجاذب والتنافر فيما بين الأقطاب أو الشحنات متشابهة، حيث تتنافر الأقطاب أو الشحنات المتشابهة، وتتجاذب الأقطاب أو الشحنات المختلفة. كما أن كل من المجال المغناطيسي والكهرباء كميات متجهة (تمتلك مقدار واتجاه) وليست كميات قياسية.
وحدة قياس قوة المغناطيس
يتم حساب قوة المغناطيس الكهربائية إمّا عن طريق تطبيق قانون أمبير (بالإنجليزية: Ampere's Law) أو تطبيق قانون بيوت- سافارد (بالإنجليزية: Biot-Savart Law)، ويتم قياس قوة المغناطيس بوحدة التسلا.
من خلال الجدول التالي يُمكن معرفة جميع وحدات القياس المتعلقة بالمغناطيس:
| الكمية المُقاسة | الرمز الخاص بالكمية | الوحدة |
|---|
| الحث المغناطيسي (بالإنجليزية: magnetic induction) أو كثافة التدفق المغناطيسي (بالإنجليزية: Magnetic flux density) | B | تسلا (بالإنجليزية: (tesla (T) |
| التدفق المغناطيسي (بالإنجليزية: Magnetic flux) | Φ | ويبر (بالإنجليزية (weber (Wb) |
| فرق الجهد المغناطيسي (بالإنجليزية: Magnetic potential difference) والقوة المغناطيسية (بالإنجليزية: magnetomotive force) | U, F | أمبير (بالإنجليزية: (ampere (A) |
| قوة المجال المغناطيسي (بالإنجليزية: Magnetic field strength) أو قوة المغنطة (بالإنجليزية: magnetizing force) | H | أمبير لكل متر (A/m ) |
| العزم المغناطيسي (بالإنجليزية: Magnetic moment) | m | أمبير مربع (Am) |
خواص المغناطيس
يوجد للمغناطيس خصائص عديدة ومنها:
- خاصية الجذب: يقوم المغناطيس بجذب المواد عالية المغناطيسية مثل الحديد والكوبلت والنيكل.
- خاصية التنافر: حيث تتنافر الأقطاب المتشابهة عن بعضها البعض، وتتجاذب الأقطاب المتشابهة معاً.
- خاصية التوجيه: من المعروف أن المغناطيس الذي يتم تعليقه بشكل حر يُشير دائماً إلى اتجاه الشمال الجنوبي .
أنواع المغناطيس
يُمكن تقسيم أنواع المغناطيس كما يلي:
- المغناطيس الدائم (بالإنجليزية: Permanent Magnets): يكون المغناطيس الدائم كالسبائك المصنوعة من كل من الحديد والنيكل والكوبالت، حيث يتميز هذا المغناطيس بمغنطته أو حفاظه على مجاله المغناطيسي لفترة طويلة جداً.
- المغناطيس المؤقت (بالإنجليزية: Temporary Magnets): ويكون المغناطيس المؤقت كالحديد اللين، أو كمشبك الورق، حيث يتشابه مبدأ عمله مع المغناطيس الدائم معاً، إلّا أن المغناطيس المؤقت يفقد مجاله المغناطيسي بسرعة.
- المغناطيس الكهربائي (بالإنجليزية: Electromagnets): يتكوَّن هذا النوع من ملف يُحيط بقلب (لُب) حديدي من جميع الجهات، ويتأثر هذا المغناطيس الكهربائي بكمية التيار الكهربائي الداخلة إليه، حيث تتناسب قوة المجال المغناطيسي مع كمية التيار، ويتم التعامل مع المغناطيس الكهربائي على أنه مغناطيس دائم عندما يوصَل بالتيار الكهربائي.
طُرق مَغنطة مسمار حديدي
يوجد العديد من الطُّرق التي يُمكن من خلالها مغنطة أي شيء حديدي كالمسمار، ومنها:
- ملامسة المسمار للمغناطيس لفترة طويلة: حيث يجب أن يكون المغناطيس الذي يُلامس المسمار مغناطيس دائم، وله مجال مغناطيسي قوي جداً، وإذا كانت فترة الملامسة عِدّة أشهر فيُمكن أن يُصبح المسمار مغناطيساً دائماً.
- فرك المسمار مع مغناطيس دائم: مع كل مرة يتم فرك المسمار مع المغناطيس تزيد مغنطة المسمار، ويتطلب من المسمار 20 إلى 30 دورة فرك (الفرك للأعلى وللأسفل) ليُصبح مغناطيساً جيداً.
- مغنطة المسمار باستخدام أسلاك وبطارية: لف المسمار بسلك، ثم تعرية طرفي السلك ووصلهما مع البطارية ، وعندما يتدفق التيار الكهربائي عبر السلك يصل إلى المسمار مما يُسبب تكون مجال مغناطيسي، وكلما زدنا عدد اللفات السلك حول المسمار كلما زادت قوة المجال المغناطيسي لذلك المسمار.
إزالة مغنطة المعادن
يُمكن إزالة خواص المغناطيس من المعادن أو إزالة مغنطة المعادن عن طريق ما يلي:
- القيام بإسقاط المعدن على الأرض من مسافة.
- القيام بضرب المعدن بمطرقة.
- إذا كان المغناطيس كهربائي يتم فصل التيار الكهربائي عنه.
