ما هي أقوى المغناطيسات؟

منذ نشأتها الأولى، قطعت المغناطيسات شوطًا طويلاً مما أدى إلى وجود مجموعة واسعة من المغناطيسات القوية المتاحة اليوم. تُستخدم هذه المغناطيسات في المهام البسيطة مثل إغلاق باب الثلاجة وكذلك المهام المعقدة مثل الرفع المغناطيسي.

ما الذي يجعل المغناطيس الأقوى؟

تقيس قوة المغناطيس قدرة المغناطيس على تحقيق الغرض المحدد له. على سبيل المثال، مدى فعالية وكفاءة المغناطيس في جذب أو طرد أجسام معينة. لتحديد قوة المغناطيس, ، يجب فحص العديد من الميزات. وهي تشمل:

- مقاومة درجات الحرارة

يميل المغناطيس ذو القدرة العالية على تحمل درجات الحرارة القصوى، وخاصة درجات الحرارة المرتفعة إلى إظهار قوى مغناطيسية عالية.

وغالبًا ما تُستخدَم مقاومة درجة الحرارة لتحديد القوة المغناطيسية لأنها تصوِّر السهولة أو الصعوبة التي يمكن أن يفقد بها المغناطيس مغناطيسيته. تُظهِر المغناطيسات ذات المقاومة الحرارية المنخفضة قوة مغناطيسية أضعف نسبيًّا لأن مجالاتها المغناطيسية تنحرف بسهولة كلما تعرضت للحرارة.

- مادة المغناطيس

ال مادة مغناطيسية, التي تعمل كنواة المغناطيس تلعب دورًا كبيرًا في تحديد قوة المغناطيس.

عادة ما تكون المغناطيسات المصنوعة من مواد مغناطيسية ترابية نادرة قوية للغاية. على سبيل المثال، تعد مغناطيسات NdFeB من أقوى المغناطيسات المتاحة اليوم، وهذا بسبب التركيب البلوري للعناصر المصنوعة منها.

- السلوك تجاه المجال المغناطيسي

تتفاعل المغناطيسات بشكل مختلف عند تعرضها لمجالات مغناطيسية خارجية. في المغناطيسات القوية، تصطف النطاقات المغناطيسية في انسجام تام عندما يتعرض المغناطيس لمجالات مغناطيسية خارجية. وينتج عن ذلك مجال مغناطيسي أقوى.

على العكس من ذلك، تواجه المغناطيسات الضعيفة انقطاعًا في ترتيب مجالها مما يؤدي إلى فقدان المغناطيسية.

- طريقة المغنطة

يتم تجهيز المواد المغناطيسية بخصائص مغناطيسية باستخدام طرق مختلفة. كل طريقة لها درجات متفاوتة من الفعالية وبالتالي ينتج عنها مغناطيسات ذات قوة متفاوتة.

المغناطيسات الممغنطة عن طريق المغنطة الصلبة، والتي تنطوي على تعريض المادة المغناطيسية لمجالات خارجية أكثر تفوقًا تخلق مغناطيسات أقوى.

- تصميم المغناطيس وشكله

يتم تصنيع المغناطيسات المعاصرة في مجموعة من التصميمات والأشكال المميزة. وبالتالي تحدد هذه الفروق مدى قوة المغناطيس أو ضعفه. على سبيل المثال، تُظهر القضبان المغناطيسية، التي تحتوي على أقطاب مغناطيسية على الأطراف المتقابلة، قوى مغناطيسية أقوى من المغناطيس الحلقي.

ما هي أقوى المغناطيسات؟

يمكن إظهار القوة المغناطيسية من خلال عدد من الخصائص المميزة مثل قوة المجال المغناطيسي واستقرار درجة الحرارة ومقاومة التآكل. في الأسفل، نلقي نظرة على الفئات المختلفة للمغناطيسات القوية بدءًا من الأقوى ونزولًا إلى الأسفل.

- مغناطيسات النيوديميوم

مغناطيسات النيوديميوم تعتبر عالميًا أكثر المغناطيسات قوة في الوقت الحاضر. ويرجع ذلك إلى أن العناصر المصنوعة منها (النيوديميوم والحديد والبورون) لها بنية بلورية تسهل المحاذاة المنتظمة لمجالاتها المغناطيسية.

وبالتالي يسهل هذا الترتيب المنتظم توليد مجالات مغناطيسية قوية.

الخصائص

• قوة مغناطيسية لا مثيل لها.
• مجالات مغناطيسية قوية على الرغم من صغر حجمها وصغر حجمها.
• لا يمكن إزالة المغناطيسية منها بسهولة.
• مغلفة بمواد مضادة للتآكل.

الخصائص

- منتج عالي الطاقة

يبلغ متوسط مغناطيسات النيوديميوم أعلى مدى لكثافة الطاقة. وبفضل منتج طاقة يصل إلى 50 ميجا جولي، يمكنها الاحتفاظ بكميات هائلة من الطاقة المغناطيسية في مساحات سطح أصغر نسبيًا.

- مجال مغناطيسي قوي

مقارنةً بالمغناطيسات الأخرى، يولِّد مغناطيس النيوديميوم أقوى المجالات المغناطيسية. ويرجع السبب في ذلك إلى المحاذاة المنتظمة التي تظهرها عزومها ومجالاتها المغناطيسية.

- قسرية عالية

تُظهر مغناطيسات NdFeB مقاومة لا مثيل لها لفقدان المغناطيسية أو إزالة المغناطيسية. ويتم تمكين ذلك من خلال تركيبها المتميز وتباين الخواص المغناطيسية.

- ارتفاع البقايا

بالإضافة إلى إظهارها مقاومة كبيرة لإزالة المغناطيسية، تُظهر مغناطيسات النيوديميوم أيضًا قدرة هائلة على الاحتفاظ بقواها المغناطيسية. ويشار إلى هذه الظاهرة باسم إعادة المغناطيسية.

وحتى عند تعرضها لظروف إزالة المغناطيسية مثل درجات الحرارة العالية والمجالات المغناطيسية الخارجية، فإنها تظل محتفظة بالمغناطيسية.

فيما يلي جدول يصور درجات مغناطيس النيوديميوم المختلفة والقوة المغناطيسية لكل منها.

مغناطيسات الكوبالت الساماريوم

اختصارها على النحو التالي مغناطيسات SmCo, فإن مغناطيسات الكوبالت السماريوم تحتل المرتبة الأولى بعد مغناطيسات النيوديميوم عندما يتعلق الأمر بالقوة المغناطيسية.

ويشمل تركيبها الأساسي السماريوم والكوبالت. ومع ذلك، فهي تحتوي على آثار لعناصر أخرى مثل النحاس والحديد.

الخصائص

• قوة مغناطيسية عالية نسبياً.
• مقاومة درجات الحرارة العالية.
• مقاومة عالية نسبياً لإزالة المغنطة.
• مقاومة عالية للتآكل.

الخصائص

- منتج عالي الطاقة نسبيًا

عند تصنيف ناتج الطاقة المغناطيسية للمغناطيس الدائم، تأتي مغناطيسات الكوبالت السماريوم في المرتبة الثانية بعد مغناطيس NdFeB. فهي تتمتع بقيمة BHmax عالية نسبيًا (15-32MGOe). وهذا يعني أنها تستطيع تخزين كميات كبيرة من الطاقة المغناطيسية على الرغم من صغر حجمها.

- مجالات مغناطيسية قوية نسبياً

وبسبب الطاقة العالية نسبيًّا التي تنتجها مغناطيسات الكوبالت الساماريوم الدائمة من الكوبالت، فإنها قادرة على توليد مجالات مغناطيسية قوية جدًّا. ومع ذلك فهي غير قادرة على إنتاج مجالات مغناطيسية قوية كتلك التي تنتجها مغناطيسات النيوديميوم.

- قسرية عالية نسبياً

عند تعرضها لمؤثرات إزالة المغناطيسية مثل درجات الحرارة العالية والعناصر المسببة للتآكل، تظل مغناطيسات SmCo محتفظة بمغناطيسيتها. وبسبب هذه الخاصية، يتم استخدامها على نطاق واسع في الصناعات المعرضة لدرجات الحرارة العالية والتآكل.

- نسبة بقاء عالية نسبياً

تتمتع مغناطيسات SmCo بواحد من أعلى الحث المتبقي. وعلى هذا النحو، فإنها تحتفظ بخصائصها المغناطيسية حتى عندما تُترك دون حماية من المجالات المغناطيسية الفائقة والغريبة.

فيما يلي جدول يوضح الشدات المغناطيسية المختلفة لدرجات مختلفة من مغناطيسات الكوبالت السماريوم.

القوة المغناطيسية للمغناطيسات الكهربائية

مغناطيسات كهربائية مستويات مختلفة من القوة المغناطيسية اعتمادًا على عوامل مختلفة. تميل المغناطيسات الكهربية التي تتسبب في أقوى المجالات المغناطيسية إلى إظهار قوى مغناطيسية أقوى. وتشمل العوامل التي تحدد قوة المغناطيس الكهربي ما يلي:

• المادة الأساسية للمغناطيس الكهربائي.
• القوام الحالي.
• عدد لفات الملف (السلك).

ونظرًا لطبيعة المغناطيسات الكهربائية القابلة للتعديل، يتم استخدامها على نطاق واسع في التطبيقات التي تتطلب قوى مغناطيسية قوية.

الأسئلة الشائعة

فيمَ يُستخدم أقوى مغناطيس في العالم؟

تشمل المغناطيسات الأقوى في العالم المغناطيسات الكهربائية ومغناطيس النيوديميوم ومغناطيس SmCo. تتميز هذه المغناطيسات بمجالات مغناطيسية قوية تؤهلها للاستخدام في التطبيقات التالية:

• البحث العلمي
• الرفع المغناطيسي
• الفصل المغناطيسي
• المحركات الكهربائية
• التخزين المغناطيسي
• أبحاث الاندماج

ما هي مخاطر أقوى المغناطيسات؟

على الرغم من إظهارها لمجموعة من المزايا التي لا يمكن قياسها، إلا أن المغناطيسات القوية يمكن أن تشكل خطراً على المستخدمين والأشياء المحيطة بها. وهذا نتيجة لمجالاتها المغناطيسية القوية للغاية. تتضمن بعض المخاطر التي يجب الحذر منها ما يلي:

• قد تحدث إصابات القرص أو السحق عندما يقع المرء في وسط مجالات مغناطيسية قوية.
• عند تناولها، قد تحدث مضاعفات خطيرة مثل تلف الأنسجة إذا انجذبت المغناطيسات إلى أجسام خارجية.
• يمكن أن تعطل أو تتلف عمل الإلكترونيات القريبة منها.

هل تفقد المغناطيسات الأقوى مغناطيسيتها؟

نعم. حتى أقوى المغناطيسات يمكن أن تتعرض لإزالة المغناطيسية الجزئية أو الكاملة. ومع ذلك، فإن احتمال حدوث ذلك نادر جداً. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يستغرق الأمر عقودًا قبل أن تفقد المغناطيسات الدائمة القوية قدراتها المغناطيسية بشكل كبير. تشمل العوامل التي يمكن أن تؤدي إلى فقدان المغناطيسية في المغناطيسات القوية ما يلي:

• التعرض المتكرر لدرجات الحرارة القصوى.
• صدمة جسدية.
• التعرض المفرط للمجالات المغناطيسية الخارجية الفائقة.