ما هو التصوير؟

المغنطيسية ، التي تسمى أيضًا مغنطة أو استقطاب مغنطيسي ، هي كثافة لحظات ثنائي القطب المغناطيسي التي يتم إحداثها في مادة مغناطيسية عند وضعها بالقرب من المغناطيس.

يمكن أيضًا إحداث التأثيرات المغناطيسية للمادة بتمرير تيار كهربائي عبر المادة.

يحدث التأثير المغناطيسي بسبب حركة الإلكترونات في الذرات ، أو تدور الإلكترونات أو النوى (التمغنط والشدة المغناطيسية ، 2016).

ضع من وجهة نظر بسيطة ، إنه تحويل مادة (عادة الحديد) إلى مغناطيس. اسم مغنطة مستمد من الكلمة الفرنسية aimantation التي تترجم إلى المغناطيس.

عند وضعها في حقل غير متجانس ، تنجذب المادة أو تُطرد في اتجاه التدرج الميداني. يتم وصف هذه الخاصية من قبل الحساسية المغناطيسية لهذه المسألة وتعتمد على درجة مغنطة المسألة في هذا المجال.

يعتمد المغنطيسية على حجم لحظات ثنائي القطب للذرات في مادة ما ودرجة محاذاة لحظات ثنائي القطب مع بعضها البعض.

بعض المواد ، مثل الحديد ، تبدي خواص مغناطيسية قوية للغاية ، بسبب محاذاة اللحظات المغناطيسية لذراتها داخل مناطق صغيرة معينة تسمى المجالات.

في ظل الظروف العادية ، تحتوي المجالات المختلفة على حقول تلغي بعضها البعض ، ولكن يمكن أيضًا محاذاتها لإنتاج حقول مغناطيسية كبيرة للغاية.

العديد من السبائك ، مثل NdFeB (سبيكة من النيوديميوم والحديد والبورون) ، تحافظ على مجالاتهم محاذاة وتستخدم لصنع مغناطيس دائم.

يشبه المجال المغناطيسي القوي الناتج عن المغناطيس النموذجي السميك الذي يبلغ سمكه ثلاثة ملليمترات من هذه المادة المغناطيس الكهربائي المصنوع من حلقة نحاسية تحمل تيارًا يصل إلى عدة آلاف من الأمبيرات. بالمقارنة ، التيار في المصباح الكهربائي النموذجي هو 0.5 أمبير.

نظرًا لأن محاذاة مجالات المجالات تنتج مغناطيسًا ، فإن عدم تنظيم المحاذاة المطلوبة يدمر الخواص المغناطيسية للمادة.

التحريض الحراري الناتج عن تسخين المغناطيس عند درجة حرارة عالية يدمر خواصه المغناطيسية (Edwin Kashy، 2017).

تعريف وخصائص مغنطة

يتم تعريف مغنطة أو مغنطة عازلة بواسطة:

حيث N هو عدد ثنائي القطب المغناطيسي لكل وحدة حجم و μ هي اللحظة المغناطيسية ثنائية القطب لكل ثنائي القطب (Griffiths ، 1998). يمكن أيضا أن تكون مغنطة مكتوبة على النحو التالي:

حيث β هو المغناطيسية.

تأثير المغنطة هو حث كثافات التيار المرتبطة داخل المادة

وانضم التيار السطحي على سطحه

أين تشير الوحدة إلى الخارج بشكل طبيعي (Weisstein ، 2007).

لماذا يمكن ممغنطة بعض المواد في حين أن البعض الآخر لا يمكن؟

ترتبط الخصائص المغناطيسية للمواد بإقران الدورات في ذراتها أو جزيئاتها. هذه هي ظاهرة ميكانيكا الكم.

تُظهر عناصر مثل النيكل والحديد والكوبالت وبعض التربة النادرة (الديسبروسيوم ، الجادولينيوم) سلوكًا مغناطيسيًا فريدًا يسمى المغناطيسية الحديدية ، والحديد هو المثال الأكثر شيوعًا والأكثر دراماتيكية.

تمثل هذه المواد المغناطيسية الظاهرة ظاهرة ترتيب بعيد المدى على المستوى الذري تؤدي إلى محاذاة تدور الإلكترونات غير المزاوجة بالتوازي مع بعضها البعض في منطقة تسمى المجال.

داخل المجال ، يكون المجال المغنطيسي مكثفًا ، ولكن في عينة مجمعة ، لن يتم جذب المواد عادةً لأن المجالات الكثيرة سيتم توجيهها بشكل عشوائي فيما يتعلق ببعضها البعض.

تتجلى المغناطيسية الحديدية في حقيقة أن مجال مغناطيسي صغير مفروض من الخارج ، على سبيل المثال من الملف اللولبي ، يمكن أن يتسبب في انسجام المجالات المغناطيسية مع بعضها البعض ويقال إن المادة ممغنطة.

سيتم بعد ذلك زيادة مجال القيادة المغناطيسية بعامل كبير يتم التعبير عنه عادة باعتباره نفاذية نسبية للمادة. هناك العديد من التطبيقات العملية للمواد المغناطيسية المغناطيسية ، مثل المغناطيس الكهربائي (المغناطيسية المغناطيسية ، SF).

منذ عام 1950 ، وخاصة منذ عام 1960 ، تم اكتشاف أن العديد من المركبات ذات الأيونات المغناطيسية المغناطيسية ، وبعضها عبارة عن عوازل كهربائية. البعض الآخر لديه الموصلية من الحجم نموذجي لأشباه الموصلات.

فوق نقطة كوري (وتسمى أيضًا درجة حرارة كوري) ، يختفي المغنطة العفوية للمادة المغناطيسية ويصبح مغنطيسيًا (أي ، يظل مغنطيسيًا ضعيفًا).

يحدث هذا لأن الطاقة الحرارية كافية للتغلب على قوى المحاذاة الداخلية للمادة.

درجات حرارة كوري لبعض المواد المغناطيسية المهمة هي: الحديد ، 1043 كلفن ؛ Cobalt، 1394 K؛ نيكل ، 631 ك. والجادولينيوم ، 293 K (Encyclopædia Britannica ، 2014).

تسمى المواد التي ليس لها خواص مغناطيسية بقطر مزدوج. وذلك لأنها تظهر تدورًا في مداراتها الذرية أو المدارات الجزيئية.

طرق لجذب المواد

1- فرك المعدن بمغناطيس قوي

1. جمع المواد اللازمة. لجذب المعادن بهذه الطريقة ، فأنت تحتاج فقط إلى مغناطيس قوي وقطعة معدنية بها محتوى حديدي معروف. المعادن بدون الحديد لن تكون مغناطيسية.
2. تحديد القطب الشمالي للمغناطيس. كل مغناطيس له قطبين ، القطب الشمالي والجنوبي. القطب الشمالي هو الجانب السلبي ، بينما القطب الجنوبي هو الجانب الإيجابي. بعض المغناطيس لها أعمدة المسمى مباشرة عليها.
3. فرك القطب الشمالي من وسط المعدن حتى النهاية. مع ضغط ثابت ، قم بتشغيل المغناطيس بسرعة من خلال قطعة معدنية. إن عملية فرك المغناطيس عبر المعدن تساعد ذرات الحديد على التوافق في اتجاه واحد. يعطي التمسيد المعدني بشكل متكرر الذرات فرصة أكبر للاصطفاف.
4. اختبار المغناطيسية. المس المعدن بمجموعة من المشابك أو حاول إرفاقه بالثلاجة. إذا كانت المشابك تلتصق أو تبقى في الثلاجة ، فقد أصبح المعدن ممغنطًا بما فيه الكفاية. إذا لم يكن المعدن ممغنطًا ، استمر في فرك المغناطيس في نفس الاتجاه من خلال المعدن.
5. مواصلة فرك المغناطيس ضد الكائن لزيادة المغناطيسية. تأكد من فرك المغناطيس في نفس الاتجاه في كل مرة. بعد عشر ضربات ، أعد فحص المغناطيسية. كرر حتى المغناطيس قوي بما فيه الكفاية لالتقاط لقطات. إذا تم فركه في الاتجاه المعاكس مع القطب الشمالي ، فسيؤدي ذلك إلى إزالة المغناطيسية من المعدن (كيفية مغنطة المعادن ، SF).

2 - إنشاء المغناطيس الكهربائي

1. لصنع مغناطيس كهربائي ، ستحتاج إلى سلك نحاس معزول ، وقطعة معدنية بها محتوى حديدي معروف ، وبطارية بقوة 12 فولت (أو أي مصدر طاقة تيار مستمر آخر) ، وفواصل الأسلاك وقواطع كهربائية ، وشريط عازل.
2. لف السلك المعزول حول قطعة معدنية. خذ السلك واترك ذيلًا تقريبًا بوصة ، لف السلك حول المعدن بضع عشرات المرات. كلما زاد لف الملف ، زاد قوة المغناطيس. اترك ذيلًا على الطرف الآخر من السلك أيضًا.
3. إزالة نهايات الأسلاك النحاسية. باستخدام آلات تمزيق الأسلاك ، قم بإزالة ما لا يقل عن ¼ بوصة إلى ½ بوصة من طرفي السلك. يجب أن يكون النحاس مكشوفًا بحيث يمكنه ملامسة مصدر الطاقة وتوفير الكهرباء للنظام.
4. قم بتوصيل الكابلات بالبطارية. خذ نهاية عارية من الأسلاك ولفها حول الطرف السالب للبطارية. باستخدام شريط كهربائي ، قم بتثبيته في مكانه وتأكد من أن السلك المعدني يلامس السلك الطرفي. مع الكبل الآخر ، لفه وتثبيته حول المحطة الإيجابية للبطارية.
5. اختبار المغناطيسية. عندما يتم توصيل البطارية بشكل صحيح ، فإنها ستوفر تيارًا كهربائيًا يتسبب في اصطفاف ذرات الحديد لإنشاء أقطاب مغناطيسية. هذا يؤدي إلى المعدن الممغنط. المس المعدن ضد بعض المقاطع ومعرفة ما إذا كان يمكنك التقاطها (Ludic Science، 2015).