ما الذي يجعل المغناطيس قويًا؟

المغناطيسية هي اسم مجال القوة الناتج عن المغناطيس. من خلاله تجذب المغناطيس معادن معينة من مسافة بعيدة ، مما يجعلها تقترب دون أي سبب واضح. إنها أيضًا الوسيلة التي يؤثر بها المغناطيس على بعضها البعض. جميع المغناطيسات لها قطبان ، يسميان القطبين "الشمالي" و "الجنوبي". مثل الأقطاب المغناطيسية تجذب بعضها البعض ، بينما على عكس الأقطاب المغناطيسية تدفع بعضها البعض بعيدًا. هناك عدة مختلفة أنواع المغناطيس مع مجموعة كبيرة ومتنوعة من مستويات القوة. بعض المغناطيسات بالكاد تكون قوية بما يكفي لحمل الورق في الثلاجة. البعض الآخر أقوياء بما يكفي لرفع السيارات.

لفهم ما الذي يجعل المغناطيس قويًا ، يجب أن تفهم شيئًا من تاريخ علم المغناطيسية. في أوائل القرن التاسع عشر ، كان وجود المغناطيسية معروفًا وكذلك وجود الكهرباء. كان يُعتقد عمومًا أنهما ظاهرتان منفصلتان تمامًا. ومع ذلك ، في عام 1820 ، أثبت الفيزيائي هانز كريستيان أورستد أن التيارات الكهربائية تولد مجالات مغناطيسية. بعد فترة وجيزة ، في عام 1855 ، أثبت عالم فيزياء آخر ، مايكل فاراداي ، أن تغيير الحقول المغناطيسية يمكن أن يولد تيارات كهربائية. وهكذا تبين أن الكهرباء والمغناطيسية جزء من نفس الظاهرة.

كل المواد مصنوعة من الذرات ، وكل الذرات مصنوعة من شحنات كهربائية صغيرة. في مركز كل ذرة توجد النواة ، وهي كتلة صغيرة كثيفة من المادة ذات شحنة كهربائية موجبة. يحيط بكل نواة سحابة أكبر قليلاً من الإلكترونات سالبة الشحنة ، مثبتة في مكانها بواسطة التجاذب الكهربائي لنواة الذرة.

تتحرك الإلكترونات باستمرار. إنهم يدورون وكذلك يتحركون حول الذرات التي هم جزء منها ، بل إن بعض الإلكترونات تنتقل من ذرة إلى أخرى. كل إلكترون متحرك هو تيار كهربائي صغير ، لأن التيار الكهربائي هو مجرد شحنة كهربائية متحركة. لذلك ، كما أوضح أورستد ، يولد كل إلكترون في كل ذرة مجاله المغناطيسي الصغير.

تشير هذه الحقول المغناطيسية الدقيقة في معظم المواد إلى اتجاهات مختلفة ، وبالتالي تلغي بعضها البعض ، وفقًا لكريستين كوين من المختبر الوطني للحقل المغناطيسي العالي. تقع الأقطاب الشمالية بجوار القطبين الجنوبيين في كثير من الأحيان ، ويكون المجال المغناطيسي الصافي للكائن بأكمله قريبًا من الصفر.

عندما تتعرض بعض المواد لمجال مغناطيسي خارجي ، تتغير هذه الصورة. يجبر المجال المغناطيسي الخارجي كل تلك المجالات المغناطيسية الصغيرة على الاصطفاف. يدفع قطبه الشمالي جميع الأقطاب الشمالية الصغيرة في نفس الاتجاه: بعيدًا عنه. إنها تسحب كل الأقطاب الجنوبية المغناطيسية الصغيرة تجاهها. هذا يجعل الحقول المغناطيسية الصغيرة داخل المادة تضيف آثارها معًا. والنتيجة هي مجال مغناطيسي صافي قوي في الجسم ككل.

كلما زادت قوة المجال المغناطيسي الخارجي المطبق ، زادت المغنطة الناتجة. هذا هو أول العوامل التي تحدد مدى قوة المغناطيس. والثاني هو نوع المادة التي يتكون منها المغناطيس. تنتج المواد المختلفة مغناطيسات ذات قوى مختلفة. أولئك الذين لديهم نفاذية مغناطيسية عالية (وهو قياس لمدى استجابتهم للمجالات المغناطيسية) يصنعون أقوى مغناطيس. لهذا السبب ، يتم استخدام الحديد النقي لصنع بعض من أقوى المغناطيسات.