ما هي مغناطيس مصنوعة من؟

المحتوى

• TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم يقرأ)
• تحديد المغناطيس والمغناطيسية
• أنواع المغناطيس
• مغناطيس دائم
• مغناطيس مؤقت
• الكهربائية
• أكبر مغناطيس في العالم

المغناطيس تبدو غامضة. تقوم القوى غير المرئية بسحب المواد المغناطيسية معًا أو ، مع قلب مغناطيس واحد ، قم بفصلها عن بعضها. أقوى المغناطيس ، وأقوى جاذبية أو تنافر. وبالطبع ، الأرض نفسها مغناطيس. في حين أن بعض المغناطيسات مصنوعة من الفولاذ ، توجد أنواع أخرى من المغناطيس.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم يقرأ)

المغنتيت معدن مغنطيسي طبيعي. قلب الأرض الغزل يولد المجال المغناطيسي. مغناطيس النيكو مصنوع من الألمنيوم والنيكل والكوبالت بكميات أقل من الألمنيوم والنحاس والتيتانيوم. مصنوعة مغناطيس السيراميك أو الفريت من أكسيد الباريوم أو أكسيد السترونتيوم المخلوط بأكسيد الحديد. مغنطيسان أرضيان نادران هما الكوبالت الساماريوم ، الذي يحتوي على سبيكة من الكوبالت الساماريوم مع العناصر النزرة (الحديد والنحاس والزركون) ومغناطيس البورون الحديد النيوديميوم.

تحديد المغناطيس والمغناطيسية

أي كائن ينتج المجال المغناطيسي ويتفاعل مع الحقول المغناطيسية الأخرى هو المغناطيس. المغناطيس لها نهاية إيجابية أو القطب ونهاية سلبية أو القطب. تنتقل خطوط الحقل المغناطيسي من القطب الموجب (يُسمى أيضًا القطب الشمالي) إلى القطب السلبي (الجنوبي). المغناطيسية تشير إلى التفاعل بين مغناطيسين. تجذب الأضداد ، لذلك يجذب القطب الإيجابي للمغناطيس والقطب السلبي لمغناطيس آخر.

أنواع المغناطيس

توجد ثلاثة أنواع عامة من المغناطيس: المغناطيس الدائم ، المغناطيس المؤقت والمغناطيس الكهربائي. يحتفظ المغناطيس الدائم بجودته المغناطيسية على مدار فترات زمنية طويلة. المغناطيس المؤقت يفقد مغناطيسه بسرعة. تستخدم المغناطيسات الكهربائية التيار الكهربائي لتوليد مجال مغناطيسي.

مغناطيس دائم

المغناطيس الدائم يحمل خصائصه المغناطيسية لفترات طويلة من الزمن. تعتمد التغييرات في المغناطيس الدائم على قوة المغناطيس وتكوين المغناطيس. تحدث التغييرات بشكل عام بسبب التغيرات في درجة الحرارة (عادة ما ترتفع درجة الحرارة). يفقد المغناطيس الذي يتم تسخينه إلى درجة حرارة كوري بشكل دائم خواصه المغناطيسية لأن الذرات تتحول من التكوين الذي يسبب التأثير المغناطيسي. تختلف درجة حرارة كوري ، التي يطلق عليها المستكشف بيير كوري ، اعتمادًا على المادة المغناطيسية.

المغنتيت ، المغناطيس الدائم الذي يحدث بشكل طبيعي ، هو مغناطيس ضعيف. أقوى مغناطيس دائم هي النيكو ، البورون النيوديميوم الحديدي ، مغناطيس السماريوم ، والسيراميك أو مغنطيس الفريت. هذه المغناطيسات تلبي جميع متطلبات تعريف المغناطيس الدائم.

المغنتيت

يوفر الماغنتيت ، الذي يُطلق عليه أيضًا اسم lodestone ، إبر البوصلة من المستكشفين بدءًا من صيادي اليشم الصينيين إلى المسافرين العالميين. يتشكل المغنتيت المعدني عندما يتم تسخين الحديد في جو منخفض الأكسجين ، مما ينتج عنه مركب أكسيد الحديد Fe₃O₄. شظايا من المغنتيت بمثابة البوصلات. يعود تاريخ البوصلات إلى حوالي 250 سنة قبل الميلاد. في الصين ، حيث كانت تسمى مؤشرات الجنوب.

سبائك النيكو مغناطيسات

يشيع استخدام مغنط النيكو في المغناطيس الذي يتكون من 35٪ من الألومنيوم (Al) ، 35٪ نيكل (Ni) و 15٪ cobalt (Co) مع 7٪ الألومنيوم (Al) ، 4٪ النحاس (Cu) و 4٪ التيتانيوم ( منظمة الشفافية الدولية). تم تطوير هذه المغناطيس في 1930s وأصبحت شعبية في 1940s. درجة الحرارة لها تأثير أقل على مغناطيس النيكو من مغناطيسات صناعية أخرى. يمكن إزالة مغناطيس Alnico بسهولة أكبر ، لذا يجب تخزين مغناطيس Alnico ومغناطيس حدوة الحصان بشكل صحيح حتى لا يصبح مغنطيسًا.

تستخدم مغناطيس النيكو بعدة طرق ، خاصة في الأنظمة الصوتية مثل السماعات والميكروفونات. تشتمل مزايا مغنطيس النيكو على مقاومة عالية للتآكل ، وقوة بدنية عالية (لا تقم بتشكيلها ، أو تكسيرها أو كسرها بسهولة) ، ومقاومة درجات الحرارة العالية (حتى 540 درجة مئوية). تشمل العيوب سحبًا مغناطيسيًا أضعف من المغناطيسات الصناعية الأخرى.

السيراميك (الفريت) المغناطيس

في 1950s تم تطوير مجموعة جديدة من المغناطيس. يمكن تقطيع الفريت سداسية الصلابة ، التي تسمى أيضًا مغناطيس السيراميك ، إلى شرائح أرق وتتعرض لحقول مغناطيسية منخفضة المستوى دون أن تفقد خصائصها المغناطيسية. كما أنها رخيصة لجعل. يحدث هيكل الفريت سداسي الجزيئي في كل من أكسيد الباريوم المخلوط بأكسيد الحديد (BaO ∙ 6Fe₂O₃) وأكسيد السترونتيوم المخلوط بأكسيد الحديد (SrO ∙ 6Fe₂O₃). الفريت السترونتيوم (Sr) له خصائص مغناطيسية أفضل قليلاً. المغناطيس الدائم الأكثر استخدامًا هو مغناطيس الفريت (السيراميك). إلى جانب التكلفة ، تشمل مزايا المغناطيس السيراميك وجود مقاومة إزالة المغناطيسية جيدة ومقاومة التآكل عالية. هم ، ومع ذلك ، هشة وكسر بسهولة.

مغامرات السماريوم

تم تطوير مغناطيس السماريوم والكوبالت في عام 1967. هذه المغناطيس ، مع التركيب الجزيئي لل SmCo₅، أصبح أول مغناطيس دائم الأرض النادرة والمعادن الانتقالية. في عام 1976 تم تطوير سبيكة من الكوبالت السماريوم مع العناصر النزرة (الحديد والنحاس والزركون) ، مع بنية جزيئية من SM₂(Co ، Fe ، Cu ، Zr)₁₇. تتمتع هذه المغناطيسات بإمكانية كبيرة للاستخدام في تطبيقات درجات الحرارة العالية ، التي تصل إلى حوالي 500 درجة مئوية ، لكن التكلفة العالية للمواد تحد من استخدام هذا النوع من المغناطيس. Samarium نادر حتى بين العناصر الأرضية النادرة ، ويصنف الكوبالت كمعدن استراتيجي ، لذلك يتم التحكم في الإمدادات.

مغنطيس السماريوم يعمل بشكل جيد في ظروف رطبة. تشمل المزايا الأخرى مقاومة الحرارة العالية ، مقاومة درجات الحرارة المنخفضة (-273 درجة مئوية) ومقاومة التآكل العالية. مثل المغناطيس السيراميك ، ومع ذلك ، مغنطيس السماريوم هشة. هم ، كما ذكر ، أكثر تكلفة.

النيوديميوم البورون الحديد المغناطيس

تم اختراع المغناطيس النيوديميوم البورون (NdFeB أو NIB) في عام 1983. تحتوي هذه المغناطيسات على 70 بالمائة من الحديد و 5 بالمائة من البورون و 25 بالمائة من النيوديميوم ، وهو عنصر أرضي نادر. يتآكل مغنطيس NIB بسرعة ، حتى يتلقى طلاءًا واقيًا ، عادةً ما يكون نيكل ، أثناء عملية الإنتاج. يمكن استخدام الطلاء من الألومنيوم أو الزنك أو راتنجات الايبوكسي بدلاً من النيكل.

على الرغم من أن مغناطيس NIB هو أقوى مغناطيس دائم معروف ، إلا أنه يتمتع أيضًا بأدنى درجة حرارة لـ Curie ، حوالي 350 درجة مئوية (بعض المصادر تقول أنها منخفضة حتى 80 درجة مئوية) ، من مغناطيسات دائمة أخرى. درجة حرارة كوري منخفضة تحد من استخدامها الصناعي. أصبحت مغناطيس البورون الحديد النيوديميوم جزءًا أساسيًا من الأجهزة الإلكترونية المنزلية بما في ذلك الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر. تستخدم مغناطيس البورون النيوديميوم الحديدي أيضًا في آلات التصوير بالرنين المغناطيسي.

تشمل مزايا مغناطيس NIB نسبة القدرة إلى الوزن (تصل إلى 1300 مرة) ، ومقاومة عالية لإزالة المغناطيسية في درجات حرارة الإنسان المريحة وفعالية التكلفة. تشمل العيوب فقدان المغناطيسية في درجات حرارة كوري منخفضة ، ومقاومة منخفضة للتآكل (في حالة تلف الطلاء) وهشاشة (قد تنكسر أو تصدع أو تتشقق عند الاصطدامات المفاجئة مع مغناطيسات أو معادن أخرى. (انظر المصادر الخاصة بالمغناطيس المغناطيسي ، وهو نشاط يستخدم مغناطيس NIB .)

مغناطيس مؤقت

المغناطيس المؤقت يتكون من ما يسمى مواد الحديد اللين. الحديد الناعم يعني أن الذرات والإلكترونات قادرة على أن تصبح محاذاة داخل الحديد ، تتصرف كمغناطيس لبعض الوقت. تشمل قائمة المعادن المغناطيسية المسامير ومشابك الورق ومواد أخرى تحتوي على الحديد. يصبح المغناطيس المؤقت مغناطيسًا عندما يتعرض أو يوضع داخل مجال مغناطيسي. على سبيل المثال ، تصبح الإبرة التي يفركها المغناطيس مغناطيسًا مؤقتًا لأن المغناطيس يتسبب في محاذاة الإلكترونات داخل الإبرة. إذا كان المجال المغنطيسي أو التعرض للمغناطيس قويًا بما فيه الكفاية ، فقد يصبح الحديد الناعم مغناطيسًا دائمًا ، على الأقل حتى تتسبب الحرارة أو الصدمة أو الوقت في فقد الذرات محاذاتها.

الكهربائية

النوع الثالث من المغناطيس يحدث عندما تمر الكهرباء عبر سلك. إن لف السلك حول نواة حديدية ناعمة يزيد من قوة المجال المغناطيسي. زيادة الكهرباء يزيد من قوة المجال المغناطيسي. عندما تتدفق الكهرباء عبر السلك ، يعمل المغناطيس. وقف تدفق الإلكترونات وانهيار المجال المغناطيسي. (انظر الموارد لمحاكاة فيت من الكهرومغناطيسية.)

أكبر مغناطيس في العالم

أكبر مغناطيس في العالم هو ، في الواقع ، الأرض. تتصرف اللب الداخلي الصلب للأرض من النيكل المصنوع من الحديد والصلب والذي يدور في قلب الحديد النيكل الخارجي السائل كدينامو ، مما يولد مجالًا مغناطيسيًا. يعمل الحقل المغنطيسي الضعيف مثل قضيب مغناطيسي مائل عند حوالي 11 درجة من محور الأرض. الطرف الشمالي لهذا المجال المغناطيسي هو القطب الجنوبي للمغناطيس الشريطي. نظرًا لأن الحقول المغناطيسية المقابلة تجذب بعضها البعض ، فإن الطرف الشمالي للبوصلة المغناطيسية يشير إلى الطرف الجنوبي للحقل المغناطيسي للأرض الواقع بالقرب من القطب الشمالي (لوضعه بطريقة أخرى ، يوجد القطب المغناطيسي الأرضي للأرض في الواقع بالقرب من القطب الشمالي الجغرافي ، على الرغم من أنك سترى في كثير من الأحيان أن القطب المغناطيسي الجنوبي المسمى القطب الشمالي المغناطيسي).

يولد الحقل المغناطيسي للأرض الغلاف المغناطيسي الذي يحيط بالأرض. يتسبب تفاعل الرياح الشمسية مع الغلاف المغناطيسي في الأضواء الشمالية والجنوبية المعروفة باسم Aurora Borealis و Aurora Australis.

يؤثر المجال المغناطيسي للأرض أيضًا على معادن الحديد في تدفقات الحمم البركانية. تتماشى المعادن الحديدية الموجودة في الحمم مع المجال المغناطيسي للأرض. هذه المعادن "تجميد" في مكانه كما يبرد الحمم البركانية. تقدم دراسات المحاذاة المغناطيسية في تدفقات البازلت على جانبي سلسلة التلال في منتصف المحيط الأطلسي أدلة ليس فقط على انعكاسات المجال المغناطيسي للأرض ولكن أيضًا لنظرية تكتونية الصفائح.