Magnet: definicija, delovanje, vrste in uporaba
Magnet je zelo posebna kovina, ki ustvarja nevidno sila — magnetno polje. Če se magnet približa določeni vrsti kovine ali drugemu magnetu in sta si pola (strani), ki se dotikata, nasprotna, bo magnet privlekel drugo kovino ali magnet bližje. Če sta pola enaka, se magneta odrineta oziroma odbijeta. Ta pojav imenujemo magnetizem. Zdrgnitev nekaterih železnih predmetov z magnetom lahko začasno poravna magnetne domene v materialu in ga spremeni v začasen magnet.
Kako magnet deluje
Magnetno polje izvira iz gibanja električnih nabojev na atomski ravni in orientacije majhnih magnetnih področij, ki jim pravimo magnetne domene. V trajnih magnetih so domene poravnane v enotno smer, zato material kaže stalno magnetno polje. Pola magneta imenujemo N (severni) in S (južni); nasprotna pola se privlačita, enaka pa se odbijata. Magnetno polje lahko ponazorimo z zaporednimi silnicami, ki izhajajo iz enega pola in segajo do drugega.
Elektromagneti in mehki magneti
V elektromagnetih se pogosto uporabljajo mehki magneti (ali nestalni magneti). Ti povečajo (pogosto stokrat ali tisočkrat) magnetno polje žice, po kateri teče električni tok. Žica je ovita okoli jedra iz mehke feromagnetne snovi; polje jedra se povečuje s tokom in izgine ali se močno zmanjša, ko tok preneha. Zato mehki magneti uporabljajo v jedrih transformatorjev, zadušitev in dvižnih elektromagnetih.
Trajni magneti in feromagnetizem
Trajni magneti temeljijo na feromagnetizem. V naravi jih najdemo v nekaterih kamninah, zlasti v lodestonu (magnetitu), danes pa jih pogosto izdelujemo iz različnih zlitin in spojin. Magnetizem trajnih magnetov se zmanjša, če jih segrejemo nad temperaturo, imenovano Kurieva temperatura (Curiejeva točka), ki se razlikuje glede na material — na primer za čisto železo je približno 770 °C. Magnetno jakost se lahko poveča s hlajenjem po magnetizaciji in z ustrezno zlitino.
Kateri materiali privlačijo magnete
Magnete privlačajo le nekatere kovine. Najbolj magnetni so materiali z močno feromagnetno lastnostjo, kot so Železo, kobalt in nikelj. Kovine, ki vsebujejo železo, dobro privlačijo magnete; dober primer je jeklo. Kovine, kot so medenina, baker, cink in aluminij, ne veljajo za magnetne in jih magneti običajno ne privlačijo. Nemagnetni materiali, kot sta les in steklo, prav tako ne reagirajo na magnetno polje, ker v njih ni feromagnetnih atomov.
Vrste trajnih magnetov
Običajne vrste trajnih magnetov vključujejo magnete iz neodima, železa in bora ter magneti Alnico. Poleg teh so pogosto uporabljeni tudi feritni (keramični) magneti in magneti iz zlitin samariya-kobalta. Vsaka vrsta ima svoje prednosti: neodimski magneti so zelo močni glede na svojo velikost, Alnico prenese visoke temperature, feriti pa so poceni in odporno proti razmagnetenju v zunanjih poljih.
Uporaba magnetov
- Električni motorji in generatorji — magneti pretvarjajo električno energijo v mehansko in obratno.
- Zvočniki in mikrofon — magnetno polje sodeluje z magnetnimi tuljavami za ustvarjanje zvoka.
- Medicinski pripomočki — npr. MRI (magnetna resonančna slika) uporablja močna magnetna polja.
- Kompas — uporaba zemeljskega magnetnega polja za orientacijo.
- Skladiščenje podatkov — magnetne površine (trdi diski, trakovi) beležijo informacije.
- Gospodinjski pripomočki — npr. hladilni magneti, zapirali in držali.
- Industrijska uporaba — dvigala za železo, separacija kovin, senzorji in magnetni ključi.
Varnost in ravnanje z magneti
- Močni magneti (npr. neodimski) lahko povzročijo hude stiskalne poškodbe med hitro privlačnimi gibi ali če ujameta prst med magnetoma.
- Močni magneti lahko poškodujejo elektronske naprave (trde diske, magnetne kartice), vplivajo na meritve in lahko motijo medicinske naprave, kot so srčni spodbujevalniki. Odrasli in otroci naj bodo pri uporabi previdni.
- Segrevanje nad Kurievo temperaturo ali močni udarci lahko trajno zmanjšajo magnetno jakost.
Kratek povzetek
Magneti so materiali, ki ustvarjajo magnetno polje in delujejo na nekatere kovine ter druge magnete preko privlačnosti ali odbijanja. Obstajajo začasni (mehki) magneti, ki delujejo v prisotnosti električnega toka, in trajni magneti, ki ohranjajo orientacijo magnetnih domen. Zaradi različnih lastnosti in oblik so magneti ključni v številnih napravah in industrijah, a z njimi je treba ravnati previdno zaradi varnosti in vpliva na elektroniko.
Bar magnet
Naravni magneti
Naravni/trajni magneti niso umetni. So vrsta kamnine, imenovane lodeston ali magnetit.
Kompas uporablja magnetno polje Zemlje in kaže na severni magnetni pol. Severna stran magneta privlači južno stran drugega magneta. Vendar severna stran kompasa kaže na severni pol, to lahko pomeni le, da je "severni pol" v resnici magnetni jug, "južni magnetni pol" pa je v resnici magnetni sever.
Prvi, ki so odkrili naravno magnetne kamnine, so bili Kitajci. Sprva so Kitajci kamne uporabljali za vedeževanje in čarovniške trike. Kasneje so te "kamne" uporabili za izum kompasa.
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je magnet?
O: Magnet je posebna vrsta kovine, ki ima sposobnost privlačiti ali odbijati druge predmete, ko pride v stik z njimi.
V: Kako magnet deluje na drug predmet?
O: Ko se magnet približa drugemu predmetu, na primer drugemu magnetu ali določenim vrstam kovin, je odvisno od stika polov (stranic), ali se bo magnet privlačil ali odrinil. Če sta si pola nasprotna, bo magnet drugi predmet potegnil bližje, če sta si enaka, pa se bosta odbijala. To privlačenje in odbijanje imenujemo magnetizem.
V: Kaj se zgodi, ko pridejo magneti v stik z nekaterimi kovinami?
O: Ko pridejo magneti v stik z določenimi kovinami, lahko te kovine ob drgnjenju postanejo tudi magneti.
V: Kako se imenuje sila med dvema magnetoma?
O: Sila med dvema magnetoma se imenuje magnetizem.
V: Ali lahko vse kovine spremenimo v magnete, če jih drgnemo ob magnet?
O: Ne, vseh kovin ni mogoče spremeniti v magnete, če jih drgnemo ob magnetno polje. Ta proces lahko vpliva le na nekatere vrste kovin.
V: Ali obstajajo različne vrste magnetov?
O: Da, obstajajo različne vrste magnetov glede na njihovo moč in sestavo.
V: Kako veš, kateri pol (stran) magneta uporabiti za privlačenje predmeta?
O: Na splošno velja, da če želite z magnetom privlačiti predmet, uporabite njegov severni pol; če želite z magnetom predmet odbiti, uporabite njegov južni pol.
