المغناطيس: تعريفه وتطبيقاته

عناصر الموضوع

1- ما هي المغنطة 

2- خصائص المغناطيس 

3- أنواع المغناطيس

4- تطبيقات المغناطيس

المغناطيس هو مادة طبيعية أو مصنعة تولد مجالاً مغناطيسيًا يجذب المواد المغناطيسية الأخرى، مثل الحديد والنيكل والكوبالت، وهو جسم يمتلك قطبين متضادين (شمالي وجنوبي)، ويتفاعل مع الأجسام المغناطيسية الأخرى بطريقة تجذب الأقطاب المتضادة وتدفع المتشابهة.

1- ماهي المغنطة؟

المغنطة تشير إلى عملية تحويل مادة ما إلى مغناطيسية أو تعزيز خصائصها المغناطيسية. يتم وضع الجسم المراد مغنطته في مجال مغناطيسي قوي، يتم إنشاؤه بواسطة ملف يحمل تيارًا مباشرًا. يعمل هذا المجال الخارجي على تحفيز المجال المغناطيسي داخل المادة، يمكن تصنيف اتجاه المغنطة إلى عدة أنواع، مثل المغنطة السماكية والمغنطة الشعاعية.

• هناك نوعان من المغناطيسات المستخدمة حاليًا:

المغنطة الحالية الثابتة، وتعتمد على تمرير تيار ثابت عبر الملف، مما يولد مجالًا مغناطيسيًا ثابتًا. هذه الطريقة مناسبة لمغنطة المواد ذات الإكراه المنخفض، مثل الفريت، والمغنطة النبضية التي تعتمد على تمرير تيار نبضي عالي عبر الملف، مما ينتج عنه مجال مغناطيسي قصير الأمد وعالي القوة. هذه الطريقة ملائمة لمغنطة المواد ذات الإكراه العالي أو المغنطة المعقدة. تُستخدم بشكل واسع في إنتاج المواد المغناطيسية الدائمة، مثل سلاسل AlNiCo والفريت والمغناطيسات الدائمة من الأرض النادرة. تمتاز هذه الطريقة بالكفاءة العالية والموثوقية، ولا تتطلب المعدات متطلبات خاصة لتكوين الطاقة في مكان العمل، مما يجعلها سهلة الاستخدام.[1]

2- خصائص المغناطيس

المغناطيس هو كائن فريد يمكنه دفع أو جذب أشياء أخرى دون الحاجة لملامستها فعليًا! وقد عرف البشر عن المغناطيس لآلاف السنين، حيث اكتشفوا في اليونان القديمة صخورًا رائعة تُعرف بأحجار المغناطيس، التي تعمل كمغناطيسات. تستطيع هذه الصخور التوجه تلقائيًا نحو الشمال والجنوب، مما يجعلها تتلاءم مع المجال المغناطيسي للأرض.

في الوقت الحاضر، يُستخدم المغناطيس في العديد من التطبيقات اليومية. ورغم ذلك، لا يزال هناك الكثير لاستكشافه حول خصائص المغناطيس وكيف يمكننا الاستفادة منها.

تظهر جميع المواد في العالم نوعًا من المغناطيسية، لكن قوة هذه المغناطيسية تختلف بشكل كبير. بناءً على خصائص المغناطيس، يمكن تصنيف المواد إلى خمس مجموعات رئيسية:

• المغناطيسية الحديدية.
• شبه المغناطيسية.
• ثنائية المغناطيسية.
• المغناطيسية الحديدية.
• المغناطيسية المضادة.

تُظهر المواد المغناطيسية، مثل الحديد والكوبالت والنيكل، أقوى خصائص المغناطيسية. يعود ذلك إلى التركيب الذري لهذه المواد، حيث تحتوي على إلكترونات متراصّة تشير جميعها في نفس الاتجاه داخل مناطق تُعرف بالمجالات المغناطيسية. هذا التوجيه المتناغم يعزز المجال المغناطيسي ويشكل مغناطيسًا دائمًا.

أما المواد البارامغناطيسية: هي مواد تنجذب بشكل ضعيف إلى المجالات المغناطيسية الخارجية، حيث تُسبب هذه المجالات ترتيباً جزئياً للإلكترونات في هذه المواد، ولكن هذا الترتيب يزول بمجرد إزالة المجال الخارجي، والألومنيوم والبلاتين يمتلكان مغناطيسية ضعيفة، حيث تنجذب إلكتروناتهما بشكل طفيف نحو المجالات المغناطيسية الخارجية، ولكن هذه المواد تفقد مغناطيسيتها فور إزالة المجال، أما المواد مثل النحاس والذهب، فتظهر قوة دفع ضعيفة بعيدًا عن المجالات المغناطيسية عند وضعها في مجال خارجي، تُولد ذراتها مجالًا مغناطيسيًا مستحثًا في الاتجاه المعاكس، لكنها تفتقر إلى ثنائيات أقطاب ذرية دائمة.

تتميز المواد المغناطيسية الحديدية بترتيب مغناطيسي معقد، حيث تتعارض الإلكترونات غير المتطابقة في الشبكات المختلفة مع بعضها. ومع ذلك، فإن المغناطيسات الحديدية تحتفظ بمغنطة دائمة، لأن الإلكترونات المتعارضة غير متساوية. الفريت، مثل الماجنتيت، هو مثال على مواد ذات مغناطيسية حديدية تُستخدم في الحياة اليومية.[2]

3- أنواع المغناطيس

• المغناطيس المؤقت: يتكون من مواد مثل الحديد الليّن أو مشابك الورق، وطريقة عمله تشبه المغناطيس الدائم، لكنه يفقد بسرعة أكبر مجاله المغناطيسي.
• المغناطيس الدائم: سبيكة من الحديد والنيكل والكوبالت، تتميز بقدرتها على الاحتفاظ بمجالها المغناطيسي لفترات طويلة من الزمن.
• المغناطيس الكهربائي: يتكون هذا النوع من ملف كهربي حول قلب مصنوع من الحديد من جميع الجهات. يتأثر المغناطيس الكهربائي بكمية التيار الكهربائي المار فيه، حيث تتناسب قوة المجال المغناطيسي مع مقدار التيار. يُعتبر المغناطيس الكهربائي مغناطيسًا دائمًا عندما يكون متصلًا بمصدر الطاقة الكهربائية.

4- أهم تطبيقات المغناطيس

آشعة الرنين المغناطيسي:

يعد التصوير بالرنين المغناطيسي خطوة مهمة في المجال الطبي، وهو من أحدث تقنيات التكنولوجيا الطبية التي تساعد في الحصول على صور تشريحية دقيقة، وتساعد في التشخيص المبكر للحالات الصحية، مما يسهل العلاج. يقلل من العمليات الجراحية غير الضرورية.

يعتبر التصوير بالرنين المغناطيسي من أشهر التقنيات المعاصرة في الطب، إذ يستخدم للحصول على صور دقيقة ومفصلة لأعضاء الجسم وتعتمد هذه العملية على مجال مغناطيسي قوي وترددات راديوية تستخدم النبضات لرؤية تفاصيل دقيقة مقارنة بالطرق التقليدية.لا يمكن للأشعة أو التصوير المقطعي المحوسب إجراء التصوير بالرنين المغناطيسي، ويجب إزالة المجوهرات والأشياء المعدنية قبل البدء في الفحص.

• تحديد الأورام:

كذلك يستخدم الرنين المغناطيسي لتحديد الأورام في الجسم، مما يساعد الأطباء على تقييم حجم الورم وموقعه بدقة، ويساعد في تحديد نوع الورم.

• تشخيص إصابات الدماغ:

يعطي الرنين المغناطيسي صورًا دقيقة جداً للدماغ والنخاع الشوكي، مما يساعد في تشخيص بعض الحالات مثل النزيف الداخلي، وتلف الأنسجة، كما يُستخدم في تخطيط العمليات الجراحية.

• تشخيص أمراض الأوعية الدموية والقلب:

يعد التصوير بالرنين المغناطيسي مهماً لتقييم صحة القلب والأوعية الدموية، ويساعد في تشخيص مشكلات مثل تضيق الشرايين، تمدد الأوعية، والتشوهات الخلقية، ويُعتبر بديلاً غير غازي للفحوصات التقليدية مثل القسطرة للقلب.

• تشخيص أمراض العظام:

يعطي التصوير بالرنين المغناطيسي صورًا عالية الجودة للعظام والعضلات، ويُستخدم لتشخيص إصابات الأنسجة الرخوة، التمزقات العضلية، والتهاب المفاصل، مما يساعد في وضع خطط علاج فعالة.

• تشخيص أمراض الأنف والأذن والحنجرة:

يستخدم في تصوير الأجزاء الدقيقة في منطقة الرأس والرقبة، كما يُستخدم لتشخيص الأمراض مثل التهابات الأذن الداخلية، وأمراض الجيوب الأنفية.

خطوات التصوير بالرنين المغناطيسي.

• قبل التصوير: قبل البدء في التصوير، يُسأل المريض عن بعض المعلومات، وقد يُطلب تغيير الملابس وارتداء ملابس خاصة توفرها المؤسسة الطبية.
• عند الفحص: يستتلقي المريض على طاولة متحركة تدخل ببطء إلى داخل الجهاز. ومن المهم جدًا أن تحافظ على هدوء وثبات جسمك خلال فترة التصوير، حتى نحصل على صور واضحة ودقيقة. قد تسمع بعض الضوضاء أثناء الفحص، ولكن لا داعي للقلق، فهذا أمر طبيعي.
• مدة الفحص: عادة ما يستغرق فحص الرنين المغناطيسي من 30 إلى 60 دقيقة، وقد يختلف الوقت حسب المنطقة التي يتم فحصها.
• مخاطر مرتبطة بالتصوير بالرنين المغناطيسي

قد توجد خطورة مرتبطةً بتصوير الرنين المغناطيسي وهي:

• التعرض للإشعاع: ان التصوير بالرنين المغناطيسي لا يحتاج إلى الإشعاع المؤين، وهو آمن لكثير من الناس.
• الحساسية للمادة الفريدة: تستعمل في بعض الأحيان مادة فريدة لتحسين جودة الصورة وقد تسبب رد فعل حساسي خفيف.
• حظر الرنين للحوامل: يُستحسن تجنب الرنين المغنطيسي قبل عدة شهور من الأشهر الأربعة الأولى للمرأة الحامل ولكن هو آمن دوماً. [3]

في آخر الأمر، نود أن نقول ان المغناطيس هو واحد من القوى الطبيعي المفيدة. وبما أن استخدامه قد أكد على أهميته في حياتنا اليومية وظهر من خلال التقدم العلمي، نتوقع أن يصبح للمغناطيس الدور الكبير في زيادة التطوير لجعل حل الكثير المشاكل التي تواجه البشر أسهل.

• ما هي المغنطة: ما هي المغنطة؟ -بتصرف
• المغناطيسخصائص المغناطيس-بتصرف
• إيمان الحياري، أنواع المغناطيسأهم تطبيقات المغناطيس -بتصرف

مشاركة المقال