مغناطيسية حديدية

المغناطيسية الحديدة هي النظرية التي تشرح كيف تصبح المواد مغناطيسات.
ترتيب مغناطيسية الذرات المغنيطوحديدية في حبيبة من حبيبات المادة الصلبة).

المغنطيسية الحديدية Ferromagnetism تظهر خاصية ال مغنطيسية على بعض المعادن مثل الحديد والكوبلت والنيكل. تتسم ذرات تلك العناصر بوجود المغناطيسية بها حيث يحدث ترابط بين العزم المغزلي spin للإلكترونات التي تشغل المدار 3d في الذرة، وينتج عن محصلة ذلك الترابط مغناطيسا صغيرا في حجم الذرة. أي أن ذرات تلك العناصر لها تلك الخاصية الفرومغناطيسية. ويحدث أن الذرات المتجاورة تهيئ اتجاه مغناطيسيتها بحيث تتخذ جميعها نفس الإتجاه، ويظهر ذلك في هيئة المغناطيس المستقيم المعهود لنا.

يتخذ العزم المغزلي المغناطيسي spin في الذرة في العادة إتجاها معكوسا للعزم المغزلى المغناطيسي للإلكترون الذي قبله في المدار. بذلك تصبح محصلة عزمي كل إلكترونين المغزلية في الذرة مساوية للصفر، ولا تظهر خاصية المغناطيسية على المادة. هذا بعكس ما يحدث في حالة ذرة الحديد، حيث يتخذ spin الإلكترونات الموجودة في المدار 3d نفس الاتجاه وتبح الذرة مغناطيسية. واحتار العلماء للسؤال: لماذا يحدث ذلك فقط في الحديد والكوبلت والنيكل فقط ؟ ولم تستطع الميكانيك الكلاسيكية تفسير هذه الظاهرة. إلى أن جاءت ميكانيكا الكم في الأعوام 1923 - 1930 وفسرت تلك الظاهرة. والتفسير هو أن في تلك المواد يحدث تآثر كمومي بين العزوم المغزلية المغناطيسية للذرات بحيث تكون طاقتها الكامنة أقل ما يمكن في حالة اتخاذها نفس الاتجاه.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

المواد حديدية المغناطيسية

يعدّ الحديد والكوبالت والنيكل صنفاً من المواد المغنطيسية تدعى ذات المغنطيسية الحديدية. تتمتع هذه المواد بعزم مغنطيسي غير معدوم حتى في غياب الحقل المغنطيسي. وهذا المفعول هو نتيجة للتآثر الشديد بين العزوم المغنطيسية للذرات أو الإلكترونات في المادة المغنطيسية التي تدفعها إلى الاصطفاف متوازية بعضها مع بعضها الآخر. تنقسم المواد حديدية المغنطة عادةً إلى مناطق تدعى قطاعات domains، وفي كل قطاع تصطف العزوم الذرية متوازية فيما بينها. وللقطاعات المنفصلة عزومٌ كليةٌ لا تتجه بالضرورة في اتجاه واحد. وهكذا وعلى الرغم من أن قطعة عادية من الحديد قد لايكون لها عزم مغنطيسي إجمالي، فإن المغنطة تُحرَّض فيها بوضعها في حقل مغنطيسي، مما يؤدي إلى اصطفاف عزوم كل القطاعات. إن الطاقة المصروفة في إعادة توجيه القطاعات من حالة المغنطة إلى حالة إزالة المغنطة تتجلى في استجابة متأخرة تعرف باسم البِطاء. تفقد المواد حديدية المغنطة خواصها المغنطيسية عند تسخينها. ويصبح هذا الفقد كاملاً فوق درجة حرارة كوري، نسبة إلى الفيزيائي الفرنسي بيير كوري الذي اكتشفها في عام 1895. [1]

درجات حرارة كوري لبعض المواد حديدية (* = حديدوزية) المغناطيسية. [2]
المادة د. حرارة
كوري (K)
Co 1388
Fe 1043
FeOFe2O3* 858
NiOFe2O3* 858
CuOFe2O3* 728
MgOFe2O3* 713
MnBi 630
Ni 627
MnSb 587
MnOFe2O3* 573
Y3Fe5O12* 560
CrO2 386
MnAs 318
Gd 292
Dy 88
EuO 69


الاستخدامات

تستخم المغناطيسات والمواد المغناطيسية في المحولات الكهربائية لتوليد التيار المتردد كما تستخدم في العديد من الأجهزة الكهربائية والإلكترونية مثل مكبرات الصوت في الراديو والتلفزيون. كما تستخدم المغناطيسات الكهربائية الكبيرة المستخدمة في عمليات الفرز.

اقرأ أيضا

الهامش

  1. ^ محمد قعقع. "المغنطيسية". الموسوعة العربية. Retrieved 2012-04-26. 
  2. ^ Kittel, Charles (1986). Introduction to Solid State Physics (sixth ed.). John Wiley and Sons. ISBN 0-471-87474-4. 

وصلات خارجية

  • Electromagnetism - a chapter from an online textbook
  • Sandeman, Karl (January 2008). "Ferromagnetic Materials". DoITPoMS. Dept. of Materials Sci. and Metallurgy, Univ. of Cambridge. Retrieved 2008-08-27.  Detailed nonmathematical description of ferromagnetic materials with animated illustrations