المغناطيس: لماذا تلتصق الورقة بباب الثلاجة؟
كل ما يجب أن تعرفه عن المغنط أو المغناطيس: تعريفه، أنواعه، أشكاله، خصائصه، واستعمالاته من غرفتك إلى المستشفى
جرّب هذا: خذ ورقة صغيرة وضعها على باب الثلاجة. لا غراء، لا شريط لاصق، وتبقى الورقة مكانها. السبب قطعة معدنية اسمها المغناطيس (أو "المغنط")، تملك قوة تسمى القوة المغناطيسية تجذب بها بعض الأجسام أو تدفعها بعيدًا.
المغناطيسية في الحقيقة ظاهرة طبيعية قديمة، عرفها الإنسان منذ آلاف السنين قبل أن يفهم سببها. ومع تطور العلم، تحوّلت هذه الظاهرة إلى أساس لتقنيات نستعملها اليوم دون أن ننتبه، من إغلاق باب الثلاجة إلى تصوير جسم الإنسان بالأشعة.
من أين جاء الاسم؟
منذ زمن بعيد، وجد الناس حجارة طبيعية تجذب الحديد وحده، فسموها حجر المغناطيس. اليوم نصنع المغانط بأشكال مختلفة، وندخلها في أشياء نستعملها كل يوم دون أن نلاحظ.
ما هو المغناطيس بالضبط؟
ببساطة، المغناطيس جسم قادر على إحداث تأثير مغناطيسي: قوة جذب أو دفع تظهر عندما نقرّبه من مادة معدنية، وبالأخص الحديد. هذا التأثير لا يُرى بالعين، لكن نتائجه واضحة في كل مرة تلتصق فيها قطعة حديدية بمغناطيس.
أشكال المغناطيس
- مستقيم، على شكل قضيب.
- أسطواني.
- على شكل حدوة حصان، يشبه حرف U.
- دائري، على شكل حلقة.
- أشكال معقدة أكثر، نجدها في المغانط الصناعية المستعملة في التقنيات المتقدمة.
الشكل يتغير من مغناطيس لآخر، لكن كل واحد منها يحتفظ بنفس القدرة: جذب الحديد.
أنواع المغناطيس
يمكن تصنيف المغناطيس من زاويتين مختلفتين.
حسب أصله
طبيعي: حجارة تخرج من الأرض وتملك القوة المغناطيسية أصلًا.
صناعي: يصنعه الإنسان من الحديد أو خلائط معدنية أخرى.
حسب مدة قوته
دائم: يحتفظ بقوته المغناطيسية باستمرار.
مؤقت: يفقد قوته بمجرد توقف السبب الذي أعطاه إياها، مثل التيار الكهربائي.
قطبان، لا أكثر
لكل مغناطيس قطبان: شمالي (N) وجنوبي (S). قرّب قطبين شماليين من بعض وستشعر بمقاومة تدفعهما بعيدًا. قرّب قطبًا شماليًا من جنوبي وسيتقاربان فورًا كأن أحدهما يستدعي الآخر. هذه هي القاعدة: المتماثل يتنافر، والمختلف يتجاذب.
المغناطيس لا يجذب كل شيء
جرّب أن تقرّب مغناطيسًا من قطعة خشب أو بلاستيك أو ورق، لن يحدث شيء. المغناطيس يجذب بقوة موادًا معينة فقط، أهمها الحديد، وأيضًا النيكل والكوبالت.
البوصلة
أحد أهم استعمالات المغناطيس هو البوصلة. علبة صغيرة، بداخلها إبرة ممغنطة ترتكز على نقطة تسمح لها بالدوران بحرية، ومحيط عليه تدريجات تشير إلى الجهات الأربع: شمال، جنوب، شرق، غرب. مهما حركت البوصلة، تعود الإبرة دائمًا لتشير نحو الشمال. هذا ما اعتمد عليه البحّارة قديمًا لمعرفة اتجاههم في عرض البحر، حيث لا توجد أي علامة يهتدون بها.
المغنط الكهربائي
مرر تيارًا كهربائيًا في سلك، وقرّب منه إبرة ممغنطة، ستنحرف الإبرة فورًا. هذا يعني أن التيار الكهربائي له تأثير مغناطيسي أيضًا. وعلى هذا المبدأ نصنع "المغنط الكهربائي"، وهو مغناطيس مؤقت يعمل فقط عندما يمر فيه التيار، ويتوقف بمجرد انقطاعه.
أين نجده حولنا
المغناطيس في باب الثلاجة الذي يغلق وحده، وفي بعض الألعاب التي نلعب بها، وداخل السماعات ومكبرات الصوت. في المصانع يساعد على فرز المعادن الحديدية بسرعة.
استعمالات أكبر مما نتخيل
المغناطيس لا يتوقف عند هذه الأشياء الصغيرة. في المحركات الكهربائية، سواء في السيارات أو الأجهزة المنزلية، تحوّل المغناطيسية الطاقة الكهربائية إلى حركة. في المستشفيات، يعتمد جهاز الرنين المغناطيسي (MRI) على مغناطيس قوي جدًا لالتقاط صور دقيقة لأنسجة الجسم من الداخل، دون أي جراحة. وحتى داخل حاسوبك، تُخزَّن المعلومات على الأقراص الصلبة وبعض بطاقات الذاكرة بفضل خصائص مغناطيسية دقيقة. والعلماء أنفسهم ما زالوا يستعملون المغناطيس في تجارب فيزيائية لفهم كيف يؤثر على مواد أخرى.
خلاصة
- المغناطيس جسم يملك قطبين: شمالي وجنوبي. المتماثل يتنافر، والمختلف يتجاذب.
- يوجد مغناطيس طبيعي وآخر صناعي، ومغناطيس دائم وآخر مؤقت.
- يجذب الحديد والنيكل والكوبالت، حتى لو كان هناك حاجز بينهما.
- البوصلة والمغنط الكهربائي مثالان على استعماله في حياتنا اليومية.
- من محركات السيارات إلى أجهزة الرنين المغناطيسي، المغناطيس حاضر في تقنيات نعتمد عليها كل يوم.
في المرة القادمة التي ترى فيها ورقة ملتصقة بباب الثلاجة، ستعرف بالضبط ما يحدث خلف هذا المشهد البسيط.
