Magnet

Magnetické pole znázorněné siločarami Magnet (z řeckého μαγνήτις λίθος magnétis líthos, „Magnesijský kámen“) je objekt, který v prostoru ve svém okolí vytváří magnetické pole. Může mít formu permanentního magnetu nebo elektromagnetu. Permanentní magnety nepotřebují k vytváření magnetického pole vnější vlivy. Vyskytují se přirozeně v některých horninách, ale dají se také vyrobit. Elektromagnety potřebují k vytvoření magnetického pole elektrický proud - když se zvětší proud, zvětší se i magnetické pole.

Různé druhy magnetik

Materiály, které mohou vytvářet za určitých podmínek magnetické pole, se nazývají magnetika a dělí se do 4 skupin: * Feromagnetika (železo, nikl, kobalt nebo některé slitiny) - silně magnetická se spontánní magnetizací, vysoká permeabilita. * Ferimagnetika (sloučeniny Fe2O3 s oxidy jiných kovů jako mangan, baryum) - různé krystalické podmřížky mohou mít různou magnetizaci, která jim zůstává. +more * Paramagnetika (hliník, vápník, kyslík, uran) - magnetická slaběji a pouze v přítomnosti vnějšího pole. * Diamagnetika (uhlík, měď, síra, zlato, voda) - chovají se jako paramagnetika, ale vnější magnetické pole je vždy odpuzuje. * Elektromagnety (veškeré elektricky vodivé materiály) - pro maximalizaci magnetické síly jsou používány cívky z vodičů o malém odporu s paramagnetickými jádry. Vinutí elektromagnetu lze udělat z jakékoliv látky, která vede elektrický proud. Materiály jádra dělíme podle chování na magneticky měkké, tj. po vypnutí proudu pole ihned ztrácejí a magneticky tvrdé, které si magnetické pole uchovávají a tedy po vypnutí proudu jsou z nich permanentní magnety.

Všechny magnety podléhají své Curieově teplotě.

Využití magnetů

Záznamová média: Videokazety, audiokazety, pevné disky i diskety jsou všechno zařízení, kde jsou informace analogově nebo digitálně zaznamenané do ferrimagnetického materiálu jako proměnné magnetické pole. Čtecí zařízení pak tímto polem projíždí a jeho změny v něm generují elektrické signály, které jsou dále zpracovány. +more * Kreditní nebo debetní platební karty používají na sobě magnetický proužek, ve kterém jsou zapsány potřebné údaje o držiteli. * Přenášení předmětů a separace kovů: Dostatečně silné magnetické pole dokáže zvednout jakýkoliv fero- nebo paramagnetický materiál. Ve velmi silných magnetických polích je možné zvednout i organické materiály. Hojně se tohoto využívá například na šrotovištích, kde mohutné elektromagnety zvedají celá auta. Také jde o dobrý způsob jak separovat kovový odpad ze smíšeného. Na třídící lince silný elektromagnet vyfiltruje veškeré kovové odpadky na běžícím páse. * Domácí použití: Magnety na ledničce, v rukavicích, magnetické hračky (např. stavebnice z magnetických dílů), zavírače dvířek. * Kompasy: Střelka kompasu reaguje na magnetické pole Země a otáčí se svým severním pólem k jižnímu magnetickému pólu. * Audiotechnika: V reproduktorech jsou elektromagnety, které rozkmitávají své jádro. Toto jádro přenáší pak mechanické kmity do membrány, která vydává požadovaný zvuk. V elektrických kytarách jsou zase magnety v cívkách. Při rozeznění struny se kmity přenáší na magnet, jenž se rozkmitá a v cívce generuje proud. Proud je pak obvody zpracován a převeden na požadovaný tón a zvukový efekt. * Medicína: Permanentní magnety a elektromagnety jsou součástí MRI přístrojů pro nahlížení do lidského těla bez nutnosti chirurgického zákroku. Navíc je tato metoda, na rozdíl třeba od rentgenu, zdravotně nezávadná a lidé nevykazují žádné známky ozáření. *Elektromotor.

Výpočet magnetické síly

Přídržná síla jednoho magnetu

Maximální síla, kterou může magnet tahat nebo tlačit, je přibližně rovna síle magnetického pole uvnitř tenké vzduchové mezery uvnitř uzavřené magnetické smyčky o průřezu a indukci tohoto magnetu. Pokud tuto sílu vydělíme průřezem, dostaneme tlak, který magnetické pole způsobuje uvnitř hmoty magnetu. +more Vztah pro hledanou sílu je: : F={{B^2 S}\over{2 \mu_{0}}} kde: : F je síla [N] : S je průřez magnetu [m2] : B je magnetická indukce pole magnetu [T] : μ0 je permeabilita vakua [H/m] Pokud magnetem zvedáme ve vertikálním směru závaží o hmotnosti m, jeho maximální hmotnost je dána vztahem: : m={{B^2 S}\over{2 \mu_{0} g}} kde g je tíhové zrychlení [m/s2].

Síla mezi dvěma tyčovými magnety

Síla mezi dvěma stejnými válcovými tyčovými magnety, které jsou postaveny k sobě konci, je dána vztahem: : F = {1 \over \pi \mu_0} B_0^2 S^2 \left( 1 + {R^2 \over l^2} \right) \left( {1 \over x^2} + {1 \over (x+2l)^2} - {2 \over (x+l)^2} \right) kde: : B0 je magnetická indukce přímo na koncích magnetů [T] : S je plocha průřezu každého magnetu [m2] : l je délka každého magnetu [m] : R je poloměr každého magnetu [m] : x je vzdálenost mezi póly magnetů [m] : μ0 je permeabilita vakua [H/m] Magnetická indukce B0 je v tomto vztahu dána: : B_0 \,=\, \frac{\mu_0}{2}M kde M je magnetizace magnetů [A/m].

Všechny tyto vztahy jsou založené na Gilbertově modelu, který je použitelný pouze na větší vzdálenosti vzhledem k poloměru R. V jiných modelech (například Ampérův model) jsou používány složitější vztahy, které někdy nemohou být vyřešeny analyticky. +more V těchto případech je nutné počítat pouze numericky.

Odkazy

Reference

Související články

Magnetismus * Elektromagnetismus * Elektromagnetické pole * Samarium-kobaltový magnet * Neodymový magnet * Magnetický dipól * Molekulární magnet * Jednomolekulový magnet * Magnetická terapie * Magnetické kovové sklo * Petrus Peregrinus de Maricourt

Externí odkazy

Kategorie:Elektromagnetismus