كيفية صنع المغناطيس

المغناطيس

يُعرف المغناطيس بأنّه الجسم القادر على جذب أجسام معدنيّة تقع في مجاله المغناطيسيّ، والمجال المغناطيسيّ هي المنطقة التي تخضع لتأثير ذلك المغناطيس. تعيش الكائنات الحيّة على كوكب الأرض داخل مجال مغناطيسيّ يُسمى الجاذبية الأرضية، وبمُجرّد الخروج من هذا المجال نحو الفضاء ينعدم تأثير جذب الأرض. وقد لاحظ النّاس قديماً انجذاب القطع الحديديّة لبعض الحجارة عند اقترابها لحدٍّ مُعيّن، ومن هنا بدأ اكتشاف المغناطيس واستغلاله في الكثير من الاختراعات والأدوات التي استفاد منها الإنسان بشكل كبير.

تاريخ اكتشاف المغناطيس

يُعتبر المغناطيس أحد الاكتشافات القديمة جداً؛ إذ قام القدماء باكتشافه عن طريق حجارة المغناطيس التي كانت تقوم بمغنطة الحديد الخام، وقام النّاس من ذلك الوقت باستخدامه لعدّة استخدامات مختلفة، إلا أنّ الكتابات الأولى حول المغناطيس ترجع إلى اليونانيّين والهنديّين والصينيّين الذين قاموا بوصف المغناطيس ووصف خصائصه، ومع تطوّر العلم واكتشاف الكهرباء اكتشف العلماء طرقاً أُخرى لصناعة المغناطيس عن طريق تمرير تيّار كهربائيّ في ملف؛ إذ اكتشفوا أنّ مرور التيّار الكهربائيّ في الأسلاك يُولّد تيّاراً مغناطيسيّاً حولها، واستطاعوا من خلال هذا الاكتشاف الوصول إلى العديد من الاختراعات المُختلفة، كتوليد الطّاقة الكهربائيّة والتي تعتمد بشكلٍ أساسيّ على المغانط الكهربائيّة.

وسجّل العرب اختراع البوصلة في هذا المجال، وكان لهذا الاختراع تأثيراً كبيراً في الاكتشافات الجغرافيّة والملاحة البحريّة، فقد استغلّ العرب المغناطيس الطبيعيّ في اختراع أداة يُمكن لها تحديد الاتّجاهات بكل سهولة، وقد انتقل هذا الاختراع إلى أوروبا بعد وصوله للأندلس لينتشر في كافّة أنحاء العالم. واعتماداً على البوصلة تم اكتشاف طرق جديدة لتحديد الاتجاهات، مثل نظام الـGPS.

التركيب الكيميائي للمغناطيس الطبيعي

يُعتبر المغناطيس الطبيعيّ أحد المعادن المُستخرجة من الأرض دون تدخّل صناعيّ، ويُسمّى أُكسيد الحديد المغناطيسيّ ذا التّركيب الكيميائيّ، (Fe₃O₄)، كما يُعرف باسم الماجنتايت. يُعرف بلونه الأسود وعادةً مت كان يُستخرج قديماً لصناعة البوصلة، وتختلف قوة المغناطيس من حجر لآخر. أما الآن فلم يعد له أهميّة، حيث يتم صناعة مغناطيس يفوق بقوّته المغناطيس الطبيعيّ.

فوائد واستعمالات المغناطيس

من أهم استعمالات المغناطيس وأوسعها انتشاراً صناعة المُحرّكات الكهربائيّة والتي تعتد اعتماداً كُليّاً على المغناطيس، إذ يتكوّن المُحرّك الكهربائيّ من مغناطيسَين كهربائيَّين بحيث يوجد في المُحرّك عضوٌ ثابت وآخر مُتحرّك بشكلٍ دورانيّ، يمرّ تيارٌ كهربائيّ في العضو الثّابت من المُحرّك فيولّد مجالاً مغناطيسيّاً، كما يمرّ تيارٌ كهربائيّ في العضو المُتحرّك من المُحرّك فيتولّد فيه مجال مغناطيسيّ آخر، ويتمّ إيصال الكهرباء إلى العضو المُتحرّك عن طريق مُبادلٍ كهربائيّ، وعند تولّد المجال المغناطيسيّ في جُزئَي المُحرّك يدور العضو المُتحرّك من المُحرّك الكهربائيّ نتيجةً للتّنافر أو التّجاذب بين قوى المجال المغناطيسيّ .

كما يُستخدم في صناعة السمّاعات ومُكبّرات الصّوت جميعها، ويُستخدم في الرّافعات وصناعة أبواب الثلّاجات وأغطية الهواتف، وصناعة البوصلة، وفرز القطع المعدنيّة عن غيرها. ويُستخدم المجال المغناطيسيّ في المجال الطبيّ المُتقدّم فيدخل في علاج الكثير من الأمراض العضويّة، وكذلك يدخل في صناعة الأجهزة الطبيّة الكاشفة عن الأمراض. ومن ذلك يتّضح أنّ المغناطيس يُستخدَم في كثيرٍ من المجالات والصّناعات المُعقّدة والبسيطة بجميع جوانب الحياة.

كيفيّة صناعة المغناطيس

يُمكن صناعة مغناطيس عن طريق تمرير تيار كهربائيّ في قطعة أو سلك معدنيّ (حديد، أو فولاذ، أو نيكل)، وهذه الطريقة الصغيرة يُمكنها تشغيل مُحرّكات كُبرى ذات جهد أكبر، ويمكن صناعة المغناطيس عن طريق اتّباع الخطوات الآتية:

• إحضار المواد اللازمة من أجل صناعة المغناطيس، وهي: مسمار حديديّ، وسلك نحاسيّ بطولٍ مُناسب ومعزول بشكل خفيف، وبطّارية كبيرة الحجم (بالإنجليزية: D-type battery)، ولاصق، وقطع حديديّة صغيرة لتجريب المغناطيس عليها.
• يُقطَع جزء صغير من العازل عن السّلك من طرفَيه بحدود بضعة سنتيمترات باستخدام قطّاعة الأسلاك؛ وذلك من أجل وصل هذه الأجزاء بالبطّارية.
• يُلَفّ السّلك النحاسيّ حول المسمار بحيث تكون كلّ لفّة من السّلك مُلامسة لتلك التي تليها حول المسمار، ولكن يجب التأكّد من لفها بالطّريقة الصّحيحة وعدم المُبالَغة في لفّها، أو لفّها بطريقة غير مُرتّبة؛ لأنّ ذلك سيؤثّر على عمل المغناطيس والمجال المُتولَّد منه.
• يُوصَل الجزأين غير المعزولين من السّلك بأقطاب البطّارية، ثمّ تُثبّت باستخدام اللاصق، وليس من المهم وصل الأسلاك بالبطّارية بترتيبٍ مُعيّن؛ لأنّ المسمار سيتمغنط بكلتا الحالتين، ولكن الأمر المُختلف هو سكون أقطاب المغناطيس.
• باتّباع الخطوات السّابقة سيكون المغناطيس جاهزاً، ويمكن استخدامه لجذب الأشياء، ولكن من المهم الانتباه إلى عدم لمس السّلك بشكلٍ مُباشر بعد فترة، إذ إنّه سيسخن بعد مدّة من وصله بالبطّارية.

ميزات المغناطيس الصناعي

للمغناطيس الصناعيّ ميزات كبيرة جعلت تصنيعه يزداد حول العالم ويدخل في العديد من الآلات المُصنّعة والمُحرّكات؛ لأن المغناطيس الطبيعيّ لا يصلح لمثل هذه الصّناعات، ومن هذه الميزات للمغناطيس:

• سهولة التحكّم بشكله خلال التّصنيع ليتناغم مع طبيعة الآلة والقوة التي يُصنع من أجلها.
• يُمكن التحكّم بقوّته المغناطيسيّة بزيادتها أو خفضها عن طريق التحكّم بالتّيار الكهربائيّ.
• لا يفقد المغناطيس مغنطته مع مرور الزّمن، فالتّيار الكهربائيّ يجعله يتمغنط مُجدّداً.