Magnet

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
(Přesměrováno z Permanentní magnet)
Skočit na: Navigace, Hledání
Železné piliny v magnetickém poli vytvořeném magnetem
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[editovat | editovat zdroj]

Materiály, které mohou vytvářet za určitých podmínek magnetické pole, se nazývají magnetika a dělí se do 4 skupin:

Elektromagnet lze udělat z jakékoliv látky, která vede elektrický proud. Podle chování těchto látek je dělíme na magneticky měkké, tj. po vypnutí proudu pole ihned ztrácí 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[editovat | editovat zdroj]

  • 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.
  • Kreditní nebo debetní karty do bankomatu 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[1]. 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, její póly však musí být naopak, než je na ní vyznačeno.
  • 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.

Výpočet magnetické síly[editovat | editovat zdroj]

Tlak jednoho magnetu[editovat | editovat zdroj]

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. 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 gravitační zrychlení [m/s2].

Síla mezi dvěma tyčovými magnety[editovat | editovat zdroj]

Síla mezi dvěma stejnými válcovými tyčovými magnety, které jsou postaveny k sobě konci, je dána vztahem:

F=\left[\frac {B_0^2 S^2 \left( l^2+R^2 \right)} {\pi\mu_0l^2}\right] \left[{\frac 1 {x^2}} + {\frac 1 {(x+2l)^2}} - {\frac 2 {(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 i na větší vzdálenosti. V jiných modelech (například Ampérův model) jsou používány složitější vztahy, které někdy nemohou být vyřešeny analyticky. V těchto případech je nutné počítat pouze numericky.

Odkazy[editovat | editovat zdroj]

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. (anglicky) http://www.physics.org/explorelink.asp?id=4628&q=diamagnetic%20levitation

Související články[editovat | editovat zdroj]

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]