ما هي المغناطيسية؟ التعريف والأمثلة والحقائق

استخدم الناس القدماء أحجارًا ، مغناطيسات طبيعية مصنوعة من معدن الحديد الأسود. في الواقع ، كلمة "مغناطيس" تأتي من الكلمات اليونانية المغناطيسية lithos، والتي تعني "الحجر المغنيسي" أو حجر. حقق طاليس ميليتوس خصائص المغناطيسية حوالي 625 قبل الميلاد إلى 545 قبل الميلاد. استخدم الجراح الهندي Sushruta المغناطيس للأغراض الجراحية في نفس الوقت تقريبًا. كتب الصينيون عن المغناطيسية في القرن الرابع قبل الميلاد ، ووصفوا استخدام حجر النحت لجذب إبرة في القرن الأول. ومع ذلك ، فإن بوصلة لم يتم استخدامها للملاحة حتى القرن الحادي عشر في الصين و 1187 في أوروبا.

بينما كانت المغناطيسات معروفة ، لم يكن هناك تفسير لوظيفتها حتى عام 1819 ، عندما اكتشف هانز كريستيان أورستد عن طريق الخطأ الحقول المغناطيسية حول الأسلاك الحية. تم وصف العلاقة بين الكهرباء والمغناطيسية من قبل جيمس كلارك ماكسويل في عام 1873 ودمجها في نظرية النسبية لأينشتاين عام 1905.

لذا ، ما هي هذه القوة غير المرئية؟ المغناطيسية هو سبب القوة الكهرومغناطيسية ، وهي واحدة من أربع قوى أساسية من الطبيعة. أي شحنة كهربائية متحركة (التيار الكهربائي) يولد مجال مغناطيسي متعامد عليه.

بالإضافة إلى تيار السفر عبر سلك ، يتم إنتاج المغناطيسية من خلال لحظات مغناطيسية تدور الجسيمات الأوليةمثل الإلكترونات. وبالتالي ، فإن كل المادة ممغنطة إلى حد ما لأن الإلكترونات التي تدور حول نواة ذرية تنتج مجالًا مغناطيسيًا. في وجود مجال كهربائي ، تشكل الذرات والجزيئات ثنائيات أقطاب كهربائية مشحونة بإيجابية تتحرك النواة قليلاً في اتجاه المجال وتحرك الإلكترونات سالبة الشحنة الأخرى الطريق.

تظهر جميع المواد مغناطيسية لكن السلوك المغناطيسي يعتمد على التكوين الإلكتروني للذرات ودرجة الحرارة. يمكن أن يسبب تكوين الإلكترونات لحظات مغناطيسية لإلغاء بعضها البعض (مما يجعل المادة أقل مغناطيسية) أو محاذاة (مما يجعلها أكثر مغناطيسية). تؤدي زيادة درجة الحرارة إلى زيادة الحركة الحرارية العشوائية ، مما يجعل من الصعب على الإلكترونات الاصطفاف ، وتقليل قوة المغناطيس عادة.

يمكن تصنيف المغناطيسية وفقًا لسببها وسلوكها. الأنواع الرئيسية للمغناطيسية هي:

Diamagnetism: عرض جميع المواد المغناطيسية المزدوجة، وهو الميل الذي يتم صده بواسطة المجال المغناطيسي. ومع ذلك ، يمكن أن تكون أنواع أخرى من المغناطيسية أقوى من المغنطيسية ، لذلك يتم ملاحظتها فقط في المواد التي لا تحتوي على إلكترونات غير زوجية. عند وجود أزواج الإلكترونات ، تلغي لحظاتها المغناطيسية "الدورانية" بعضها البعض. في المجال المغناطيسي ، يتم مغنطة المواد المغناطيسية بشكل ضعيف في الاتجاه المعاكس للمجال المطبق. تشمل أمثلة المواد المغنطيسية الذهب والكوارتز والماء والنحاس والهواء.

Paramagnetism: في مادة بارامغناطيسية، هناك إلكترونات غير متزاوجة. الإلكترونات غير المزاوجة حرة في محاذاة لحظاتها المغناطيسية. في المجال المغناطيسي ، يتم محاذاة اللحظات المغناطيسية ويتم جذبها في اتجاه المجال المطبق ، مما يعززها. تشمل أمثلة المواد البارامغناطيسية المغنيسيوم ، الموليبدينوم ، الليثيوم ، والتنتالوم.

المغناطيسية الحديدية: يمكن أن تشكل المواد المغناطيسية المغناطيسية مغناطيسًا دائمًا تنجذب إلى المغناطيسات. يحتوي المغناطيس المغناطيسي على إلكترونات غير مُزدوجة ، بالإضافة إلى أن اللحظات المغناطيسية للإلكترونات تميل إلى البقاء متوازية حتى عند إزالتها من المجال المغناطيسي. تشمل أمثلة المواد المغناطيسية الحديدية الحديد والكوبالت والنيكل وسبائك هذه المعادن وبعض السبائك الأرضية النادرة وبعض سبائك المنغنيز.

مكافحة المغناطيسية: على عكس المغنطيسات المغناطيسية ، فإن اللحظات المغناطيسية الجوهرية لإلكترونات التكافؤ في نقطة مغنطيس مضاد في اتجاهين متعاكسين (مضادة للتوازي). والنتيجة ليست لحظة مغناطيسية صافية أو مجال مغناطيسي. تُرى مضادات المغنطيسية في المركبات المعدنية الانتقالية ، مثل الهيماتيت والمنغنيز الحديدي وأكسيد النيكل.

Ferrimagnetism: مثل المغناطيسات المغناطيسية الاحتفاظ بالمغنطة عند إزالته من مجال مغناطيسي لكن الأزواج المجاورة من لفات الإلكترون تشير في اتجاهين متعاكسين. ترتيب الشبكة للمادة يجعل العزم المغناطيسي يشير في اتجاه واحد أقوى من ذلك يشير في الاتجاه الآخر. تحدث المغنطيسية في المغنتيت والفيريتات الأخرى. مثل المغناطيسات المغناطيسية ، تنجذب المغناطيسات المغناطيسية.

هناك أنواع أخرى من المغناطيسية أيضًا ، بما في ذلك المغناطيسية الفائقة والمغنطيسية والزجاج الدوار.

تكتشف بعض الكائنات الحية المجالات المغناطيسية وتستخدمها. وتسمى القدرة على استشعار المجال المغناطيسي الإدراك المغناطيسي. تشمل الأمثلة على المخلوقات القادرة على تصور المغنطيسي البكتيريا والرخويات والمفصليات والطيور. تحتوي العين البشرية على بروتين cryptochrome والذي قد يسمح بدرجة ما من الاعتقاد المغناطيسي لدى الناس.

تستخدم العديد من المخلوقات المغناطيسية ، وهي عملية تعرف باسم المغناطيسية الحيوية. على سبيل المثال ، الكيتونات هي رخويات تستخدم المغنتيت لتصلب أسنانها. ينتج الإنسان أيضًا المغنتيت في الأنسجة ، مما قد يؤثر على وظائف الجهاز المناعي والجهاز العصبي.