تعلم ما هي المعادن المغناطيسية ولماذا

بعض المعادن المغناطيسية تختلف عن غيرها

المغناطيسات هي المواد التي تنتج الحقول المغناطيسية ، والتي تجذب معادن معينة. كل مغناطيس له شمال وقطب جنوبي. تجذب الأعمدة المقابلة ، في حين أن القطبين يتنافسان.

في حين أن معظم المغناطيسات مصنوعة من المعادن والسبائك المعدنية ، فقد ابتكر العلماء طرقًا لإنشاء مغناطيسات من مواد مركبة ، مثل البوليمرات المغناطيسية.

ما يخلق المغناطيسية

يتم إنشاء المغناطيسية في المعادن عن طريق التوزيع غير المتساوي للإلكترونات في ذرات عناصر معدنية معينة.

يؤدي الدوران غير المنتظم والحركة الناجمة عن هذا التوزيع غير المتساوي للإلكترونات إلى تحريك الشحنة داخل الذرّة ذهابًا وإيابًا ، مما يؤدي إلى إنشاء ثنائيات أقطاب مغناطيسية.

عند محاذاة ثنائيات الأقطاب المغناطيسية ، فإنها تخلق مجال مغناطيسي ، منطقة مغنطيسية محلية لها قطب شمالي وجنوب.

في المواد غير الممهدة ، تواجه المجالات المغناطيسية في اتجاهات مختلفة ، تلغي بعضها البعض. بينما في المواد الممغنطة ، تتم محاذاة معظم هذه المجالات ، مشيرا في نفس الاتجاه ، مما يخلق مجال مغناطيسي. مزيد من المجالات التي تربط معا أقوى القوة المغناطيسية.

أنواع المغانط

• المغناطيس الدائم (المعروف أيضا بالمغناطيس الصلب) هي تلك التي تنتج باستمرار مجال مغناطيسي. هذا المجال المغناطيسي ينتج عن المغناطيسية الحديدية وهو أقوى شكل من أشكال المغناطيسية.
• المغناطيسات المؤقتة (والمعروفة أيضًا بالمغناطيس الناعم) هي مغنطيسية فقط بينما في وجود مجال مغناطيسي.
• تتطلب المغنطيس الكهربائي تيارًا كهربائيًا يتم تشغيله من خلال أسلاك لفائفها لإنتاج مجال مغناطيسي.

تطوير المغناطيس

قام الكُتاب اليونانيون والهنود والصينيون بتوثيق المعارف الأساسية حول المغناطيسية منذ أكثر من 2000 عام. كان معظم هذا الفهم مبنيًا على ملاحظة تأثير حجر الحديد (معدن الحديد المغناطيسي الذي يحدث بشكل طبيعي) على الحديد.

أجريت أبحاث مبكرة على المغناطيسية منذ القرن السادس عشر ، ومع ذلك ، لم يحدث تطور مغناطيسات عالية القوة الحديثة حتى القرن العشرين.

قبل عام 1940 ، تم استخدام المغناطيس الدائم في التطبيقات الأساسية فقط ، مثل البوصلات والمولدات الكهربائية المسماة magnetos. سمح تطور مغناطيسات الألومنيوم والنيكل والكوبالت (ألنيكو) للمغناطيس الدائم باستبدال المغنطيسات الكهربائية في المحركات والمولدات ومكبرات الصوت.

أنتج إنتاج مغنطيس السماريوم الكوبالت (SmCo) في السبعينيات مغناطيسات ذات كثافة طاقة مغناطيسية مضاعفة مثل أي مغناطيس متوفر سابقًا.

بحلول أوائل الثمانينات ، أدى المزيد من البحث في الخصائص المغناطيسية للعناصر الأرضية النادرة إلى اكتشاف مغناطيس النيوديميوم - الحديد - البورون (NdFeB) ، مما أدى إلى مضاعفة الطاقة المغناطيسية على مغناطيسات SmCo.

وتستخدم الآن مغناطيسات الأرض النادرة في كل شيء من ساعات المعصم وأجهزة iPad إلى محركات السيارات الهجينة ومولدات توربينات الرياح.

المغناطيسية ودرجة الحرارة

تتميز المعادن والمواد الأخرى بمراحل مغناطيسية مختلفة ، وفقًا لدرجة حرارة البيئة التي تقع فيها. نتيجة لذلك ، قد يظهر المعدن أكثر من شكل واحد من المغناطيسية.

فالحديد ، على سبيل المثال ، يفقد مغنطته ، ويصبح مغناطيسيًا ، عند تسخينه فوق 1418 درجة فهرنهايت (770 درجة مئوية). تسمى درجة الحرارة التي يفقد فيها المعدن القوة المغناطيسية بدرجة حرارة الكوري.

الحديد والكوبالت والنيكل هي العناصر الوحيدة التي - في شكل معدني - لديها درجة حرارة كوري أعلى من درجة حرارة الغرفة.

على هذا النحو ، يجب أن تحتوي جميع المواد المغناطيسية على أحد هذه العناصر.

المعادن الفيرومغناطيسية العادية ودرجات حرارة كوري