مبدأ عمل المغناطيس

يُمكن تعريف المغناطيس بأنّه أيّ مادة باستطاعتها جذب مادة أخرى مصنوعة من الحديد، بالإضافة لقدرتها على إنتاج مجال مغناطيسي، حيث أجرى العلماء عدة اختبارات على جميع العناصر المعرفة، وأظهرت ثلاثة عناصر خاصيّة حديديّة مغناطيسيّة مثل الحديد، النيكل، والكوبالت، والتي باستطاعتها البقاء ممغنطة بشكل دائم، بينما أظهرت مادّة الكروم خاصيّة مغناطيسيّة ضعيفة وذلك في حال اقتراب المغناطيس منها فقط.

يتمحور مبدأ عمل المغناطيس على أنّ المواد المغناطيسيّة الحديديّة تحتوي بداخلها على إلكترونات تدور حول النواة في الذرة، بحيث تدور هذه الإلكترونات في مدارات تُسمى بأغلفة تُحيط بالنواة، كما تحتوي هذه المدارات على مدارات فرعيّة بداخلها، ويحتوي كل مدار على عدد مُحدد من الإلكترونات، ومن الجدير ذكره أنّ المدارات الخارجيّة لهذه العناصر الحديديّة المغناطيسيّة تحتوي على إلكترونات غير مُقترنة يتسبب دورانها بتشكيل حقل مغناطيسي قوي يُسمى بالمجال المغناطيسي، مما يجعل كل مجموعة صغيرة من الذرات توجّه نفسها في ذات الاتجاه مشكلةً جنباً إلى جنب مع غيرها من مجموعات الذرات الأخرى خطوط المجال المغناطيسي.

يمتلك المجال المغناطيسي للمغناطيس لقطبين شمالي، وجنوبي، بحيث تؤثّر خطوط المجال المغناطيسي الصادرة من مادةٍ مغناطيسيّة على المادة الأخرى الموضوعة ضمن مجالها، مما يتسبب بانحرافها، في حال كانت تمتلك خصائص مغناطيسيّة، مُبتعدة، أي مُتنافرة، أو مُقتربة، أي متجاذبة، وذلك تبعاً للمجال المغناطيسي لها، إذ تكون القوّة بين الأقطاب المُختلفة جاذبة، وبين الأقطاب المُتشابهة نافرة.

هنالك ثلاثة أنواع من المغناطيس، هي المغناطيس الدائم، المغناطيس المؤقّت، بالإضافة للمغناطيس الكهربائي، حيث يُمكن توضيح كل نوع كما يأتي:

المغناطيس الدائم

هي المغناطيسات التي يصدر منها مجال مغناطيسي، وذلك دون الحاجة لوجود أي مصدر خارجي للمغناطيسيّة، أو مصدر للطاقة الكهربائيّة، بحيث يُصنع المغناطيس الدائم من سبائك خاصّة يتم العثور عليها، وتختلف قوّة المغناطيس تبعاً لنوع المادة المصنوع منها، وما تتمتع به من خصائص فريدة، ومن المواد الأكثر شيوعاً لصنع المغناطيس الدائم هي الألمنيوم، النيكل، الكوبالت، السترونتيوم، والحديد، والبورون، كما يوجد على الأرض مغناطيسات نادرة عبارة عن مغناطيسات مصنوعة من عدد من العناصر نادرة الوجود على الأرض، على غرار عنصر النيوديميوم، والحديد، والبورون.

المغناطيس المؤقّت

هي أنواع المغناطيس التي لا تمتلك خصائص مغناطيسيّة بحد ذاتها، بل تتصرّف كمغناطيس عند وضعها في مجال مغناطيسي، وبمجرّد زوال مصدر المجال المغناطيسي تفقد قدرتها، ومن أشهر المواد المُستخدمة في صنع المغناطيس المؤقّت هي الحديد اللين، وبعض أنواع سبائك الحديد، سبائك خليط الحديد والنيكل، وغالباً ما يتم استخدامها في صنع الهواتف، والمحرّكات الكهربائيّة.

المغناطيس الكهربائي

يُصنع المغناطيس الكهربائي من حركة تيار كهربائي في سلك يُحيط بقلب معدني، مما ينتج مجالاً مغناطيسيّاً، إذ يُعد قانون فارادي للحث أساس المغناطيس الكهربائي، بالإضافة لكل من المحرّك، والمولّد الكهربائي، وغيرها من التطبيقات الأخرى، مثل استخدام المغناطيسات الكهربائيّة في رافعات السيارات العملاقة في ساحات الخردة.