المغناطيس الكهربائي هو جهاز يتكون من مغناطيس دائم وملف كهربائي. عندما يمر تيار كهربائي في الملف، فإنه يولد مجالًا مغناطيسيًا يتفاعل مع المجال المغناطيسي للمغناطيس الدائم. هذا التفاعل يخلق مجالًا مغناطيسيًا أكثر قوة من المجال المغناطيسي للمغناطيس الدائم وحده.
المغانط الدائمة المصنوعة من سبائك الفولاذ والألومنيوم والنيكل والكوبالت لها مزايا عديدة، بما في ذلك:
- القوة المغناطيسية العالية: هذه السبيكة لها كثافة مغناطيسية عالية، مما يعني أنها تنتج مجالًا مغناطيسيًا قويًا لكل وحدة كتلة.
- الثبات المغناطيسي: تحتفظ هذه السبيكة بقوتها المغناطيسية لفترة طويلة، حتى في درجات الحرارة المرتفعة.
- مقاومة التآكل: هذه السبيكة مقاومة للتآكل، مما يجعلها مناسبة للاستخدام في التطبيقات التي تتعرض فيها للمياه أو المواد الكيميائية.
ومع ذلك، فإن هذه السبيكة لها أيضًا عيبًا رئيسيًا يجعلها غير مناسبة للاستخدام كقلب لمغناطيس كهربائي:
- مقاومة التدفق المغناطيسي: هذه السبيكة لها مقاومة تدفق مغناطيسي عالية، مما يعني أن المجال المغناطيسي للمغناطيس الدائم ينتشر ببطء عبرها. هذا يحد من قوة المجال المغناطيسي الناتج عن المغناطيس الكهربائي.
لفهم هذه المشكلة بشكل أفضل، يمكننا التفكير في المغناطيس الكهربائي كخزان للمياه. المجال المغناطيسي للمغناطيس الدائم هو مثل الماء الذي يتم ضخه في الخزان. الملف الكهربائي هو مثل المضخة التي تضخ الماء. إذا كان الخزان به فتحة صغيرة، فإن الماء سوف يتدفق ببطء عبر الفتحة. هذا هو ما يحدث عندما يكون قلب المغناطيس الكهربائي مصنوعًا من سبيكة الفولاذ والألومنيوم والنيكل والكوبالت.
لزيادة قوة المجال المغناطيسي الناتج عن المغناطيس الكهربائي، يجب أن يكون قلبه مصنوعًا من مادة ذات مقاومة تدفق مغناطيسي منخفضة. بعض المواد التي لها مقاومة تدفق مغناطيسي منخفضة تشمل:
- النيكل: النيكل هو مادة مغناطيسية حديدية، مما يعني أنه يمكن أن ينتج مجالًا مغناطيسيًا قويًا. كما أن له مقاومة تدفق مغناطيسي منخفضة نسبيًا.
- الحديد: الحديد هو أيضًا مادة مغناطيسية حديدية، وله مقاومة تدفق مغناطيسي منخفضة نسبيًا.
- السيليكون الصلب: السيليكون الصلب هو مادة غير مغناطيسية، ولكنه له مقاومة تدفق مغناطيسي منخفضة للغاية.
لذلك، فإن أفضل مادة لقلب المغناطيس الكهربائي هي مادة ذات مقاومة تدفق مغناطيسي منخفضة وقوة مغناطيسية عالية.
