Apsidairykite aplinkui ir visur rasite magnetų, nes jie išsprendžia paprastą problemą: jie gali laikyti, perkelti, pajusti ar atskirti objektus be tiesioginio kontakto. Magnetas yra medžiaga, kuri sukuria magnetinį lauką. Šis magnetinis laukas gali pritraukti tam tikrus metalus, pavyzdžiui, geležį, taip pat gali stumti ar traukti kitus magnetus.
Kiekvienas magnetas turi du galus, vadinamus magnetiniais poliais: šiaurės ir pietų polius. Niekada nepasitaiko vieno polio. Tarp dviejų magnetų polių yra jėgų sąveika: vieno magneto šiaurinis polius ir pietinis kito magneto polius traukia vienas kitą, o vienodi magneto poliai stumia vienas kitą.
Magnetinis laukas ir jo charakteristikos
Magnetas veikia, nes aplink jį sukuria nematomą jėgą. Erdvė aplink magnetą nėra tuščia - ji užpildyta nematoma įtaka, vadinama magnetiniu lauku. Magnetinių jėgų kryptį ir dydį nurodo magnetinių laukų jėgų linijos. Išorinėje magnetų pusėje jos tęsiasi nuo šiaurinio polio link pietinio, o vidinėje - nuo pietinio link šiaurinio.
Pagrindinė magnetinio lauko charakteristika yra magnetinė indukcija B. Tai vektorinis dydis, kurio kryptis sutampa su magnetinio lauko stiprumo kryptimi. Svarbu žinoti šiuos pagrindinius terminus:
- Magnetinis srautas: parodo, kiek magnetinių linijų statmenai kerta visą plotą.
- Tesla (T): magnetinio srauto tankio matavimo vienetas.
- Curie taškas: temperatūra, prie kurios feromagnetikai praranda savo magnetizmą.
- Magnetinis lauko stipris H: srovės kuriamo magnetinio lauko intensyvumas.
Magnetizmas | Dr. Binoko laida | Edukaciniai vaizdo įrašai vaikams
Magnetinių medžiagų įvairovė
Ne visi magnetai veikia vienodai. Nuolatiniai magnetai, kaip ir jūsų šaldytuvo magnetai, sukuria savo nuolatinį magnetinį lauką. Laikini magnetai turi magnetizmą tik tada, kai yra magnetiniame lauke. Medžiagos, kurias stipriai traukia magnetai ir kurios gali būti įmagnetintos pačios, vadinamos feromagnetikais. Pagrindiniai pavyzdžiai yra geležis, nikelis ir kobaltas.
Pagrindinės magnetų rūšys
| Magneto tipas | Sudėtis | Savybės |
|---|---|---|
| Neodimio magnetai | Neodimio, geležies ir boro lydinys | Stipriausi nuolatiniai magnetai, sukuria stulbinamą jėgą. |
| Ferito magnetai | Geležies oksidas ir stroncio/bario karbonatas | Juodi, trapūs, nebrangūs ir patvarūs. |
| Alnico magnetai | Aliuminis, nikelis ir kobaltas | Atsparūs aukštai temperatūrai, bet linkę išmagnetėti. |
| SmCo magnetai | Samariumas ir kobaltas | Naudojami aukštos temperatūros stabilumui užtikrinti. |
Magneto pasirinkimas nėra tik „išsirink stipriausią“. Forma yra svarbiau, nei dauguma žmonių tikisi. Tai gali būti diskai (plokšti, apskriti), blokai (dideli plokšti paviršiai), žiediniai magnetai su skyle centre arba strypai (cilindriniai su poliais galuose).
Žemė kaip milžiniškas magnetas
Jei šalia nėra magneto, magnetinė rodyklė, galinti laisvai sukiotis, visuomet pasisuka viena kryptimi. Rodyklę veikia Žemės magnetinis laukas. Žemė yra kaip milžiniškas magnetas, turintis šiaurinį ir pietinį polius. Žemė sukuria magnetinį lauką, ir atrodo, tarsi jos viduje būtų didžiulis magnetinis „strypas“.
Įdomu tai, kad magnetiniai poliai nesutampa su geografiniais. Kadangi priešingi magneto poliai vienas kitą traukia, tai netoli geografinio Šiaurės ašigalio yra Žemės pietinis magnetinis polius. Žemės šiaurinis magnetinis polius yra netoli geografinio Pietų ašigalio. Šis magnetinis laukas apsaugo nuo elektringų dalelių srautų ir kosminės spinduliuotės.
Apsisukdami Žemės magnetiniai poliai apsikeičia vietomis, todėl iš esmės šiaurinis polius virsta pietiniu, o pietinis - šiauriniu. Tai įvyksta vidutiniškai kas 300 tūkst. metų. Nuo 1831 m., kai pirmą kartą buvo tiksliai nustatytas magnetinis šiaurės ašigalis, jis pasislinko į šiaurės vakarus daugiau nei 1 100 kilometrų.
Kompasas: navigacijos įrankis
Pastebėjus Žemės magnetines savybes, buvo pagamintas kompasas. Kompasas yra paprastas navigacijos prietaisas su magnetine adata, kuri rodo magnetinio poliaus (šiaurės-pietų) kryptimi ir leidžia nustatyti kitas pasaulio puses. Žemės magnetinis laukas kompaso rodyklę orientuoja šiaurės kryptimi.
Verta pažymėti, kad raudona rodyklė ant magnetinės rodyklės rodo šiaurę. Kompasas veikia dėl adatos sąveikos su Žemės magnetiniu lauku, todėl nesvarbu, kur esate ar koks paros metas, adata atsiduria tarp magnetinių polių.
Magnetizmas | Dr. Binoko laida | Edukaciniai vaizdo įrašai vaikams
Saugumas ir priežiūra
Magnetai atrodo nekenksmingi, kol tokie nėra. Stiprūs magnetai, ypač neodimio, gali sukelti suspaudimo ir sulaužymo riziką - neleiskite pirštams patekti į tarpą, kai traukia du magnetai. Taip pat jie gali paveikti elektroniką, širdies stimuliatorius, telefonus ir kredito korteles.
Atminkite, kad karštis gali susilpninti magnetus, kartais visam laikui. Kiekviena magnetinė medžiaga turi maksimalią darbinę temperatūrą, kurią viršijus magnetinės savybės prarandamos. Siekiant kovoti su korozija, ypač NdFeB magnetams, pridedama apsauginė danga, pavyzdžiui, NiCuNi arba epoksidinė derva.