من الحجارة إلى الكهرباء: المغناطيس الصناعي ودوره الحيوي في الثورة التكنولوجية

يعرف المغناطيس بأنه الجسم القادر على جذب أجسام معدنية تقع في مجاله المغناطيسي، وهو المنطقة التي تخضع لتأثير ذلك المغناطيس.
 

المجال المغناطيسي بالنسبة لكوكب الأرض هو الجاذبية الأرضية

تعيش الكائنات الحيّة على كوكب الأرض داخل مجال مغناطيسي يسمى الجاذبية الأرضية، وبمجرد الخروج من هذا المجال نحو الفضاء ينعدم تأثير جذب الأرض، ولاحظ الناس قديما انجذاب القطع الحديدية لبعض الحجارة عند اقترابها لحد معين، ومن هنا بدأ اكتشاف المغناطيس واستغلاله في الكثير من الاختراعات والأدوات التي استفاد منها الإنسان بشكل كبير.

يعتبر المغناطيس أحد الاكتشافات القديمة جداً، حيثُ اكتشفه القدماء عن طريق حجارة المغناطيس التي كانت تقوم بمغنطة الحديد الخام، وقام النّاس من ذلك الوقت باستخدامه لعدة استخدامات مختلفة، إلا أن الكتابات الأولى حول المغناطيس ترجع إلى اليونانيين والهنديين والصينيين الذين قاموا بوصف المغناطيس ووصف خصائصه، ومع تطور العلم واكتشاف الكهرباء.
 

طرق صناعة المغناطيس من خلال تمرير التيار الكهربائي

واكتشف العلماء طرقا أخرى لصناعة المغناطيس عن طريق تمرير تيار كهربائي في ملف، فاكتشفوا أن مرور التيار الكهربائي في الأسلاك يولد تيارًا مغناطيسيًا حولها، واستطاعوا من خلال هذا الاكتشاف الوصول إلى العديد من الاختراعات المختلفة، مثل توليد الطاقة الكهربائية التي تعتمد بشكل أساسي على المغانط الكهربائيّة.
 

ثم اخترع العرب البوصلة، من المجال المغناطيسي، وكان لذلك تأثيراً كبيراً في الاكتشافات الجغرافية والملاحة البحرية، فقد استغل العرب المغناطيس الطبيعي في اختراع أداة يمكن لها تحديد الاتجاهات بكل سهولة، وانتقل هذا الاختراع إلى أوروبا بعد وصوله للأندلس لينتشر في كافة أنحاء العالم، وأصبحوا معتمدين على البوصلة حتى تم اكتشاف طرق جديدة لتحديد الاتجاهات، مثل نظام الـGPS.
 

كما أن التركيب الكيميائي للمغناطيس الطبيعي، هو المغناطيس الطبيعي المصنف بأحد المعادن المستخرجة من الأرض دون تدخل صناعي، ويسمى أكسيد الحديد المغناطيسي ذا التركيب الكيميائي (Fe3O4)، أو الماجنتايت. يتميز بلونه الأسود وعادة كان يُستخرج لصناعة البوصلة، وتختلف قوة المغناطيس من حجر لآخر. 

أهم استخدامات وفوائد المغناطيس

تعتمد صناعة المحركات الكهربائية، اعتمادا كليًا على المغناطيس، فيتكون المحرك الكهربائي من مغناطيسين كهربائيين، بحيث يوجد في المحرك عضو ثابت وآخر متحرك بشكل دوراني، يمر تيار كهربائي في العضو الثابت من المحرك فيولد مجالا مغناطيسيًا.
 

كما يمر تيار كهربائي في العضو المتحرك من المحرك فيتولد فيه مجال مغناطيسي آخر، ويتم إيصال الكهرباء إلى العضو المتحرك عن طريق مبادل كهربائي، وعند تولد المجال المغناطيسي في جزئي المحرك يدور العضو المتحرك من المحرك الكهربائي نتيجة للتنافر أو التجاذب بين قوى المجال المغناطيسي.
 

كما يستخدم في صناعة السماعات ومكبرات الصوت جميعها، ويستخدم في الرافعات وصناعة أبواب الثلاجات وأغطية الهواتف، وصناعة البوصلة، وفرز القطع المعدنيّة عن غيرها، وفي المجال الطبي المتقدم فيدخل في علاج الكثير من الأمراض العضوية، ويدخل في صناعة الأجهزة الطبية الكاشفة عن الأمراض، بذلك يتضح أن المغناطيس يستخدم في كثير من المجالات والصناعات المعقدة والبسيطة بجميع جوانب الحياة.
 

كيفية وطرق صناعة المغناطيس 

يمكن صناعة مغناطيس عن طريق تمرير تيار كهربائي في قطعة أو سلك معدني “حديد، أو فولاذ، أو نيكل”، وهذه الطريقة الصغيرة يمكنها تشغيل محركات كبرى ذات جهد أكبر، ويمكن صناعة المغناطيس عن طريق اتباع الخطوات الآتية:-
 

1-إحضار المواد اللازمة من أجل صناعة المغناطيس، وهي: مسمار حديدي.
2-سلك نحاسيّ بطولٍ مناسب ومعزول بشكل خفيف.
3-بطارية كبيرة الحجم D-type battery.
4-لاصق.
5-قطع حديدية صغيرة لتجريب المغناطيس عليها.

يقطع جزء صغير من العازل عن السلك من طرفيه بحدود بضعة سنتيمترات، ووصل هذه الأجزاء بالبطارية، ثم يلف السلك النحاسي حول المسمار بحيث تكون كل لفة من السلك ملامسة لتلك التي تليها حول المسمار، ولكن يجب التأكد من لفها بالطريقة الصحيحة وعدم المبالَغة في لفها، أو لفها بطريقة غير مرتبة، لأن ذلك سيؤثر على عمل المغناطيس والمجال المتولد منه.
 

يوصل الجزأين غير المعزولين من السلك بأقطاب البطارية ثم تثبت باستخدام اللاصق، وليس من المهم وصل الأسلاك بالبطارية بترتيب معين؛ لأن المسمار سيتمغنط بكلتا الحالتين، ولكن الأمر المختلف هو سكون أقطاب المغناطيس، وبهذا يكون المغناطيس جاهزاً، ويمكن استخدامه لجذب الأشياء

اقرأ أيضًا: المتحدة الروسية تطلق المقاتلة “سو-75 تشيكمات” بالتعاون مع بيلاروسيامميزات المغناطيس الصناعي عن الطبيعي

وجعلت مميزات المغناطيس الصناعي، تصنيعه يزداد حول العالم ويدخل في العديد من الآلات المصنعة والمحركات، لأن المغناطيس الطبيعي لا يصلح لمثل هذه الصناعات، ومن هذه الميزات للمغناطيس سهولة التحكم بشكله خلال التصنيع ليتناغم مع طبيعة الآلة والقوة التي يصنع من أجلها، ويمكن التحكم بقوته المغناطيسية بزيادتها أو خفضها عن طريق التحكم بالتيار الكهربائي.