ما هي المغنطة

هل سمعت بمصطلح يدعى المغنطة من قبل؟ وهل يرتبط في ذهنك هذا المسمى مع المغناطيس؟ في الحقيقة لست مُخطئًا بهذا الاعتقاد، ولكن سنتعرف اليوم على المعنى الكامل لهذه الكلمة، ونغوص في تفسير المقصود منها وما الذي يُسبب حدوثها، وكيف يتم حساب مقاديرها المرتبطة.

لغويًّا؛ نستطيع تعريف عملية المغنطة بأنها عملية منح وتحويل مادةٍ لتمتلك صفةً مغناطيسيةً، ويمكن تحديد هذا التحويل ليكون بشكلٍ مؤقتٍ أو دائمٍ، عن طريق عملية إدراج أو تمرير حقل مغناطيسي، ويشير هذا المصطلح أيضًا إلى نسبة ومقياس التمغنط في مادةٍ ما أو خاصية التمغنط فيها، ويشار إلى المغنطة أيضًا على أنها الاستقطاب المغناطيسي.

فيزيائيًّا؛ يمكن القول أن المغنطة هي كثافة عزوم القوى المغناطيسية ثنائية القطب، الناجمة عن مادةٍ مغناطيسيةٍ عندما يتم وضعها بالقرب من مغناطيس.

نستطيع تفعيل هذه التأثيرات أو ردود الفعل المغناطيسية في المادة عبر تمرير تيار كهربائي فيها، فعند ملامسة أي مادة ممغنطة أو مادة مولدة لمجالٍ مغناطيسيٍّ لعملية تفاعل كهروكيميائية، يتأثر هذا التفاعل بفعل تغيير النقل الكتلي للأيونات في المحلول.

لماذا تظهر التأثيرات المغناطيسية هذه؟ لأسبابٍ عديدةٍ في الواقع، أبرزها حركة الإلكترونات في الذرات، أو عزمها الدوراني، أو بفعل النوى.

هذا وعادةً ما تميل المواد المتآكلة (الصدئة) إلى توليد مجالٍ مغناطيسيٍّ أكبر أو أعلى، وينتج عن هذا التوليد الأكبر عملية تحلل أسرع أو معدل أكثر تسارعًا في التآكل، ولكن هذا لا ينطبق على جميع الحالات، ففي بعض الحالات يُبطئ المجال المغناطيسي عملية التآكل، واحتمال حدوث ذلك يتوقف على نوع وهندسة المواد التي تعاني من التآكل.

فعلى سبيل المثال، مغناطيس النيوديميوم هو مغناطيسٌ دائمٌ مشهورٌ بانجذابه نحو التآكل بشكلٍ كبيرٍ نظرًا إلى امتلاكه جانبًا غنيًّا بالعناصر التفاعلية، ويمكننا أن نشهد حالة تآكلٍ قويةٍ مع إفراز هيدروجين عند وضع قطرة من حمض الهيدروكلوريك المخفف على سطح المغناطيس.

المغنطة عبارةٌ عن حالةٍ فيزيائيةٍ تُسببها حركة الشحنة الكهربائية والتي ينتج عنها ظهور قوة جذبٍ وتنافرٍ بين المواد، حيث تتصرف القوى المغناطيسية مثل القوى الكهربائية التي تنطوي على الجذب والتنافر، وعند وضع مغناطيسين بالقرب من بعضهما نلاحظ أنهما سيقومان ببث أو بذل هذه القوة المغناطيسية على بعضهما.

من الجدير بالذكر أن لأي مغناطيس - مهما كان نوعه - طرفان تزداد قوة آثاره المغناطيسية فيهما، ويطلق عليهما مسمى أقطاب المغناطيس، وحتى عند قطع المغناطيس إلى قسمين، سيظل لكل قسمٍ منهما قطب شمالي وآخر جنوبي.

تتألف جميع الذرات من نواةٍ أساسها بروتونات ونيوترونات مرتبطة مع بعضها بإحكامٍ نتيجة قوةٍ شديدةٍ، وإلكترونات يُعتقد أنها تدور حول النواة بسبب ارتباط بقوةٍ كهربائيةٍ، ولكن تدور الإلكترونات حول محورها أيضًا وينتج عن هذا الدوران مجالٌ مغناطيسيٌّ ثنائي القطب، وهو من أهم الخصائص الرئيسية للإلكترون ذي العزم المغناطيسي ثنائي القطب.

يتم إنتاج حقل مغناطيسي قوي إذا كانت غالبية الإلكترونات تدور بالاتجاه نفسه، والاتجاه الذي تدور به هو ما يحدد اتجاه الحقل المغناطيسي، أما إذا كان هنالك عددٌ متساوي من الإلكترونات في الذرة تدور باتجاهين متعاكسين، فإن عملية الدوران تتوقف وبالتالي تنتهي الحالة المغناطيسية.

يتم حساب أو توصيف المغنطة عبر قياس الكثافة المغناطيسية، أو ما يعرف أيضًا بعدد أو كمية العزوم المغناطيسية في حجمٍ معلومٍ، فهي مقياسٌ لمعرفة الكثافة المغناطيسية ويمكن التعبير عنها بطرقٍ مختلفةٍ حسب ما نعرفه عن المجال المغناطيسي.

العزم المغناطيسي: هو قياس اتجاه وقوة الحقل المغناطيسي، ويعتبرها الفيزيائيون قوةً موجهةً بحيث تُفسّر أنها كميةٌ لها حجم واتجاه.

ويتم تحديد المغنطة بقوانين رياضية مثل: M = Nm/V وفي هذا القانون يتم التعبير عن المغنطة بالرمز M أما N فهو كمية العزم المغناطيسي (في المنطقة x التي يمر التيار فيها، وعادةً ما تكون متر مربع أمبير m^2A) و m للتعبير عن اتجاهها و V هو حجم العينة.

عملية الحساب من حيث الحقل المغناطيسي تختلف نوعًا ما وتستخدم قانون : M = B/uo - H بحيث B هو اختصارٌ يشير إلى الحقل المغناطيسي و H هو اختصارٌ لحقل مشتق (يتم تحديده بقانون H = B/uo -M) أما uo فهو ثابت المغناطيسية.