مغناطيسية مسايرة

المغناطيسية المسايرة أوالبارامغناطيسية (بالإنجليزية: Paramagnetism)‏ هي شكل من أشكال المغناطيسية، تظهر فقط في وجود مجال مغناطيسي خارجي وتزول بزواله. من المواد التي تتصف بالمغناطيسية المسايرة الألمونيوم والمنغنيز والبلاتين.

وتتسم المواد ذات المغناطيسية المسايرة بأنها إذا سقطت في مجال مغناطيسي خارجي فإنها تقوّي المجال المغناطيسي بداخلها. وتكون مغناطيسيتها متناسبة طردياً مع شدة المجال المغناطيسي الخارجي. وتحدد الخاصية المغناطيسية لمادة ما بما يسمى قابلية مغناطيسية.

وتظهر المغناطيسية المسايرة في المواد التي تحتوي ذراتها على إلكترونات غير مزدوجة مثل أيونات الفلزات الانتنطقية(مثل العناصر ذات عدد ذري بين 21 - 30 و39 - 48 وغيرها) وأيونات اللانثانيدات (العناصر ذات عدد ذري بين 57 - 71) وذراتها والجزيئات ذات عزم مغناطيسي . وترجع تلك الخاصية إلى العزم مغزلي للإلكترونات وإلى الزخم الزاوي للإكترونات (حيث تدور الإلكترونات في مدارات حول نواة الذرة) .

وبمقارنة المغناطيسية المسايرة بالمغناطيسية المعاكسة :

- تظهر المغناطيسية المسايرة تقريبا في جميع المواد،

- يرجع سببها إلى تغير اتجاه زخم المدار الذري بسبب المجال المغناطيسي الخارجي،

- تتنافر المواد المعاكسة المغناطيسية من مجال مغناطيسي خارجي .

وتصنف الفيزياء المواد بحسب قابليتها المغناطيسية فإذا كانت قابليتها المغناطيسية موجبة ولا تتسم بوجود ترتيب مغناطيسي فيها فتسمى مواد ذات مغناطيسية مسايرة.

أصلها

توضيح مادة ذات مغناطيسية مسايرة بدون مجال مغناطيسي خارجي (توزيع المغناطيسات الدقيقة عشوائي).

..المادة موجودة في مجال مغناطيسي خارجي ضعيف (الحركة الاهتزازية الحرارية تقاوم ترتيب الاتجاه الموحد) ...

...المادة في وجود مجال مغناطيسي خارجي قوي.

يمكن تصور مادة ذات مغناطيسية مسايرة بكونها تتكون من قضبان مغناطيسية صغيرة يمكنها الدوران في مواقعها . فإذا وضعنا تلك المادة في مجال مغناطيسي فإن المغناطيسات الصغيرة فيها تترتب في اتجاه خطوط المجال المغناطيسي. ومن أبرز الظواهر هنا حتى المغناطيسات الصغيرة لا يؤثر الواحد على جيرانه . كما يعمل الاهتزاز الحراري على حتى اتجاه المغناطسي لكل واحد منهم تتغير بسبب الاهتزاز . ونتيجة ذلك حتى معظم المعناطيسات الدقيقة في المادة تتجه اتجاها عشوائيا بالنسبة للمجال الخارجي ولا يتبقي سوى عدد قليل من تلك المغناطيسات الدقيقة يأخذ اتجاه المجال المغناطيسي الخارجي، وتلك هي التي تنتج المحصلة المغناطيسية للمادة . لذلك يحتاج المرء إلى مجال مغناطيسي قوي لكي يزيد عدد المغناطيسات الدقيقة في المادة التي تترتب في اتجاه المجال المغناطيسي الخارجي .

الصيغة الفيزيائية

يكمن وجود المغناطيسية المسايرة في المادة في العزم المغناطيسي لذراته أوجزيئاته وترتيب اتجاهها في اتجاه مجال مغناطيسي خارجي. وفي تلك الحالة تتصرف جميع مغناطيسس دقيق في المادة على حده بدون التأثير على جيرانه . والاختلاف بين تلك الظاهرة والمغناطيسية الحديدية هوحتى المغناطيسية المسايرة تختفي تماما بعد إزالة المجال المغناطيسي الخارجي بسبب الاهتزاز الحراري للذرات. ولهذا تكون المغناطيسية ${\displaystyle M$ لمادة متناسبة مع شدة المجال المغناطيسي الخارجي ${\displaystyle H$ ، وتنطبق المعادلة :

{\displaystyle \left.M=\chi H\right.

، حيث

{\displaystyle \left.\chi >0\right.

وحدثا زادت القابلية المغناطيسية ${\displaystyle \mu _{r =\chi +1$

المغناطيسية المسايرة والمغناطيسية الحديدية

كثيرا ما يخلط الناس بين قابلية مغناطيسية عالية ويعتقد حتى المادة لها مغناطيسية حديدية . ولكن هذا ليس بسليم . فإن المواد ذات المغناطيسية الحديدية لها بالعمل قابلية مغناطيسية عالية جدا ولكن السبب يرجع إلى الترابط القوي بين المغناطيسات الدقيقة في المادة ذات المغناطيسية الحديدية. وتبين المواد ذات خاصية المغناطيسية الحديدية وجود مغناطيسيتها أيض بعد زوال المجال المغناطيسي الخارجي . وهي ظاهرة تعهد باسم . أما المواد ذات الخاصية المغناطيسية المسايرة فهي كما تجاوز القول تفقد معناطيسيتها بعد زوال المجال المغناطيسي الخارجي.

الحبيبات المغناطيسية في سبيكة حديد نيوديم وبور وتتصف بالمغناطيسية الحديدية.

ويعمل التآثر القوي بين الذرات المغناطيسية في المواد المغناطيسية الحديدية على تكون حبيبات مغناطيسية تضم ملايين الذرات تكون مغناطيسيتها في اتجاه واحد . ولكن توجد في المادة المغناطيسية الحديدية آلاف أوملايين من تلك الحبيبات المغناطيسية موزعة توزيعاً عشوائياً بحيث لا تظهر محصلتهم ظاهرة المغناطيسية . أما المواد ذات المغناطيسية المسايرة فتكون الذرات أوالجزيئات المنفردة هي مصدر المغناطيسية، وليست حبيبات تشتمل على ملايين الذرات المترابطة المغناطيسية.

ماجنتيت

يُظهر الماجنتيت (Fe₃O₄) عادة خاصية المغناطيسية الحديدية. ولكن عدما تكون الحبيبات فيه أصغر من 20 - 30 نانومتر تظهر فيه خاصية المغناطيسية المسايرة الفائقة عن درجة حرارة الغرفة . وعند تسليط مجال مغناطيسي عليه من الخارج تترتب الحبيبات المغناطيسية جميعا في اتجاه المجال المغناطيسي . وبعد زوال المجال المغناطيسي الخارجي ينفك الترتيب وتعود عشوائية اتجاه مغناطيسية الحبيبات بعمل الحرارة، وتعود محصلة المجال المغناطيسي للعينة ثانيا إلى الصفر.

المراجع

^ Jensen, J. & MacKintosh, A. R. (1991). . Oxford: Clarendon Press. مؤرشف من الأصل في 12 ديسمبر 2010.
^ Nave, Carl L. "Magnetic Properties of Solids". HyperPhysics. مؤرشف من الأصل في 06 يناير 2018. اطلع عليه بتاريخ 09 نوفمبر 2008.
^ paramagnetism. Encyclopædia Britannica نسخة محفوظة 05 نوفمبر 2013 على مسقط واي باك مشين.