ما هي أهم استخدامات المغناطيس؟ وفي هذا الموضوع سنوضح لك أهم استخدامات المغناطيس وكيفية استخدامه بالطريقة الصحيحة.
مفهوم المغناطيس
المغناطيس هو مادة تولد مجالًا مغناطيسيًا وتجذب المواد الممغنطة إليه.
المواد المغناطيسية
المغناطيس الذاتي هو قطعة من المادة التي يمكن مغنطتها وتنتج مجالًا مغناطيسيًا من تلقاء نفسها. ومن أمثلة هذه المغناطيسات المصنوعة ذاتيًا المغناطيس الذي نزين به أبواب الثلاجة في المنزل أو الذي نعلق به الأوراق على ألواح الكي في المدرسة. تسمى المواد القابلة للمغنطة، والتي تنجذب أيضًا بقوة إلى المغناطيس الذاتي، بالمواد المغناطيسية الحديدية أو المواد المغناطيسية الحديدية. ومن هذه المواد نجد الحديد والكوبالت والنيكل والصلب وبعض السبائك التي تحتوي على عناصر أرضية نادرة. في حين أن المواد المغناطيسية (والمغناطيسية) هي مواد تنجذب بقوة إلى مغناطيس ذاتي وتعتبر مواد مغناطيسية، فإن المواد الأخرى تتأثر بشكل ضعيف بالمجال المغناطيسي بطريقة ما، وتتميز بنوع آخر من الخواص المغناطيسية.
يُصنع المغناطيس الذاتي من مادة حديدية مغناطيسية “قاسية” للغاية، وذلك عن طريق معالجتها في مجال مغناطيسي مكثف بحيث يتم توجيه حبيباتها البلورية المغناطيسية في اتجاه المجال المغناطيسي الخارجي. ومن الصعب أن تفقد جاذبيتها بسبب صلابتها (غير القابلة للطرق). من أجل إزالة مغنطة المغناطيس، من الضروري تطبيق مجال مغناطيسي عكسي عليه بكثافة معينة تعتمد على ما يسمى بالمقاومة المغناطيسية للمادة. تتميز المواد المغناطيسية الصلبة بمقاومة مغناطيسية عالية، بينما تتميز المواد القابلة للطرق مغناطيسيًا بمقاومة مغناطيسية منخفضة.
تعود ظاهرة المغناطيسية في المواد إلى الإلكترون الذي يشكل الأغلفة الذرية للعناصر، والذي يعتبر في حد ذاته مغناطيسا صغيرا، حيث أن له عزم مغناطيسي ناتج عن عزم الدوران (انظر بور مغناطيسي).
بعض استخدامات المغناطيس
– توليد التيارات الكهربائية:
عندما يتم تدوير المغناطيس حول ملف، يتم إنشاء مجال كهربائي، وعندما يكون هناك تغيير في التدفق المغناطيسي الذي يخترق الملف، يتم إنشاء تيار مستحث.
-التطبيقات الطبية:
ويستخدم المغناطيس في بعض المجالات الطبية مثل التصوير بالرنين المغناطيسي.
-أجهزة التسجيل المنزلية:
مثل أجهزة الكمبيوتر، والأقراص الصلبة، والأقراص المرنة، ومشغلات الكاسيت.
– المحرك الكهربائي (المحرك):
يعمل المحرك على تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حركية. ويتكون من ملف يدور بين قطبي مغناطيس قوي. يستخدم المحرك لتشغيل وإدارة بعض الأجهزة الكهربائية مثل الغسالة والخلاط.
– يستخدم في صناعة مكبرات الصوت:
يقوم مكبر الصوت بتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة صوتية.
– صناعة الأجراس الكهربائية
يدخل في صناعة الأجراس الكهربائية وأبواب الثلاجات، ويستخدم في العديد من الاستخدامات اليومية المختلفة.
-البوصلة المغناطيسية:
يحتوي على مغناطيس حر الحركة يأخذ اتجاهًا ثابتًا. ويشير هذا الاتجاه إلى القطب الشمالي الذي يقع في اتجاه الشمال الجغرافي، والقطب الجنوبي عندما يكون في اتجاه الجنوب الجغرافي. تتكون البوصلة من عدة أجزاء.
أجزاء البوصلة المغناطيسية
– إبرة مغناطيسية، وعادة ما تكون مدببة عند الأطراف.
– سن مدبب ترتكز عليه الإبرة بحيث تكون حرة الحركة.
يتم تثبيت الطرف المدبب في منتصف قاعدة العلبة المعدنية، والتي عادة ما تكون مصنوعة من الألومنيوم أو النحاس.
– قاعدة الصندوق المعدني وهي مقسمة إلى أربعة اتجاهات (الشمال، الجنوب، الشرق، الغرب)، مسجل عليها عدد من الاتجاهات الفرعية والإضافات الأخرى.
– يجب أن تكون قاعدة البوصلة مصنوعة من مادة غير مغناطيسية حتى لا تتأثر الإبرة بها وتفقد حرية حركتها.
وينقسم المغناطيس إلى مغناطيسات طبيعية توجد على شكل أكسيد الحديد الأسود في الطبيعة، وتجذب إليه بعض المواد مثل الحديد، والكوبالت، والنيكل، ومغناطيس صناعي يصنعه الإنسان باستخدام عدة طرق، مثل المغناطيس الكهربائي الناتج عن تمرير تيار كهربائي عبر سلك ملتف حول مادة ممغنطة، ويوجد مغناطيس صناعي. أشكال مختلفة مثل المغناطيس المستقيم والدائري والمغناطيس على شكل حرف U.
أهم استخدامات المغناطيس:
يمنع تراكم الجير في الأنابيب
يتم تركيب واستخدام أجهزة مغناطيسية GMX لمنع تكلس المواسير وتراكم الجير داخل المواسير. هذا سيمنع تآكل الأنابيب والسخانات. جميع الأجهزة التي تمر من خلالها المياه تستخدم هذه التقنية للحفاظ على المياه والأنابيب وتحسين تدفق المياه والتخلص من العوالق وزيادة كفاءة السخان وإطالة عمر الأنابيب.
مولد تيار كهربائي
وهذا من أهم استخدامات المغناطيس. وينتج مصدرًا للطاقة عن طريق توليد مجال مغناطيسي للكهرباء. اكتشفه العالم فاراداي عندما قام بتدوير ملف على مغناطيس ثنائي القطب. يقوم المغناطيس بتوليد مجال مغناطيسي ليتم تحويله إلى تيار كهربائي. وهذه العملية هي عكس عملية توليد الطاقة الحركية.
قطارات الإرتفاع المغناطيسي
باستخدام المغناطيس والمواد فائقة التوصيل للكهرباء، فلا توجد مقاومة للكهرباء، ويتم غمر هذه المواد في النيتروجين، لتقليل درجة حرارتها التي قد تصل إلى 70 كلفن. ومع انخفاض درجة حرارة هذه المواد فإنها تعكس المجال المغناطيسي القادم من أحد قطبي المغناطيس إلى القطب الآخر، بحيث يطفو المغناطيس ويطفو القطار في الهواء، فيتحرك. وبسرعة عالية للغاية نتيجة عدم اتصاله بالسكة الحديدية، كان هذا الاكتشاف من أهم ما توصل إليه الفيزيائيون، كما حلم به الكثيرون.
الاستخدامات الطبية
هناك العديد من الاستخدامات الطبية للمغناطيس، مثل استخدامه في جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي، والذي يعد من أهم الاختراعات الطبية الحديثة، حيث يساعد الأطباء على اكتشاف الأورام السرطانية وأي أمراض.
الاستخدامات الصوتية
في أجهزة الصوت المنزلية لتسجيل الصوت، وفي أجهزة الكمبيوتر، والأقراص المرنة، والأقراص الصلبة، وأشرطة الكاسيت، ومكبرات الصوت الكهربائية.
استخدام المغناطيس في العلوم الطبية
يستخدم المغناطيس في العلوم الطبية والعصبية؛ يمكن استخدام العلاج بالمغناطيس للتحكم في الشعور بالألم دون استخدام أي أدوية. يمكن للمغناطيس أن يحفز الأعصاب في جسم الإنسان، ويزيد من نشاط الدورة الدموية، مما يعمل على حمل الأكسجين إلى الأنسجة. يستخدم المغناطيس أيضًا لعلاج الألم والجروح لدى الرياضيين. يستخدم بعض الأطباء المغناطيس لعلاج التهاب المفاصل والنقرس وغيرها من المشاكل المتعلقة بالجهاز العصبي. كما يستخدم السرير المغناطيسي في بعض الحالات لإدخال الجسم في حالة من الاسترخاء، وفي بعض الأحيان يستخدم المغناطيس في غرف الطوارئ، كما يمكن استخدام المغناطيس أيضًا لعلاج الاكتئاب والصداع النصفي.
استخدامات أخرى للمغناطيس
هناك العديد من الاستخدامات الأخرى المهمة أو المعقدة أو البسيطة للمغناطيس، بما في ذلك ما يلي:
– يستخدم المغناطيس في صناعة الأجراس الكهربائية.
يستخدم المغناطيس في قطارات ماجليف. في قطارات ماجليف، يتم استخدام المغناطيس على نطاق واسع على المسارات التي يتحرك عليها القطار. تعمل هذه الأنواع من القطارات على أساس القوة التنافرية للمغناطيس.
– يستخدم لفصل المواد المغناطيسية عن المواد الأخرى.
ويستخدم المغناطيس أيضًا في شاشات التلفاز، وشاشات الكمبيوتر، والهواتف، وأجهزة التسجيل.
– يستخدم المغناطيس في الرافعات.
يستخدم المغناطيس في الثلاجات لإبقاء الباب مغلقًا.
– يستخدم المغناطيس في البوصلة المغناطيسية التي تستخدم في تحديد الاتجاهات الجغرافية.