Magnet
Magnet on keha või toode, mis loob enda ümber magnetvälja. Magnetväli pole nähtav ega otseselt tajutav, vaid seda iseloomustab omadus mõjutada teisi magnetilisi kehasid ja liikuvaid laetud osakesi tõmbe- või tõukejõuga.
Magneti omadustega on ferromagnetilisest materjalist − ferromagneetikust − kehad, samuti mõned taevakehad (Maa, Päike) ja elementaarsed liitosakesed, millel on magnetiline moment.
Ferromagneetikud saab jaotada pehmeteks ja kõvadeks magnetmaterjalideks. Pehme ferromagneetiku üheks näiteks on lõõmutatud raud, mida iseloomustab omadus magneetuda välise magnetvälja toimel. Kuid magneetumus säilib vaid välise magnetvälja toimimise ajal ja kaob selle lõppemisel väga lühike ajaga. Seevastu kõvad magnetmaterjalid säilitavad magnetvälja ka pärast välise ergutuse kadumist.
Magnetite peamised liigid on püsimagnet ja elektromagnet. Püsimagnet on püsivalt magneetunud ja tekitab enda ümber magnetvälja sisemiste füüsikaliste põhjuste toimel. Elektromagnet tekitab enda ümber magnetvälja ainult siis, kui tema mähist läbib elektrivool.
Püsimagneti tuntud näide on magnetikene, millega hoitakse märkmeid ferromagneetikust (terasplekist) tahvli või külmkapi ukse küljes. Püsimagnetid on loomulikult valmistatud kõvadest ferromagneetikutest, nagu näiteks mitmed raua sulamid, mida on valmistamisel töödeldud väga tugeva suunatud magnetväljaga. Püsimagneti demagneetimiseks on vaja sellele rakendada magneetumusele vastassunaline alalismagnetväli, mis tugevuselt ületab selle materjali koertsitiivsusläve, või sama tingimust täitev vahelduv magnetväli, mis peab hääbuma nii, et sellest ei jääks alles jääkmagneetumist.
Lisaks püsimagnetile on võimalik tekitada magnetvälja ka elektromagnetiga, mis kujutab endast isoleeritud keerdudega traadist keritud mähist, mida läbib alaline või vahelduv elektrivool. Magnetvälja tugevdamiseks ja/või suunamiseks kasutatakse elektromagnetites pehmest ferromagneetikust südamikku.
Ajalugu
[muuda | muuda lähteteksti]Magnetnähtustega puutusid inimesed kõigepealt kokku rauamaagi tükke uurides. Pandi tähele, et teised väikesed rauaosakesed "kleepuvad" rauamaagi tükkide külge. Sõna "magnet" tuleneb kreeka keele sõnadest líthos magnes ’Magnesia kivi’ ning on seotud piirkonna Magnesia ad Sipylum (Väike-Aasias) nimega, kust leiti niisuguseid kivikesi.
Varaseimad teadaolevad magnetnähtuste kirjeldused pärinevad Vana-Kreekast, Vana-Roomast, Indiast ja Hiinast rohkem kui 2500 aasta tagusest ajast.[1][2][3] Rauamaagist kivikeste omadustest kirjutas Plinius Vanem oma entsüklopeedias "Naturalis Historia".[4]
Püsimagnetid leidsid kõigepealt praktilist kasutamist 12. ja 13. sajandil kompassides.
Ferromagneetikute magneetimine ja demagneetimine
[muuda | muuda lähteteksti]Püsimagnetite tööstuslikuks valmistamiseks kuumutatakse ferromagneetikust objekti üle Curie temperatuuri, siis rakendatakse objektile tugev väline magnetväli ning seejärel lastakse objektil jahtuda toatemperatuurini. Teraseset on võimalik ka nõrgalt magneetida, kui püsimagnetit liigutada perioodiliselt ja samasuunaliselt eseme ühest otsast teise.
Ferromagneetikute demagneetimise all mõeldakse objekti magnetvälja nõrgendamist või kaotamist. Demagneetimiseks on mitmeid võimalusi.
- Kuumutada objekti üle Curie temperatuuri, et soojusliikumine hävitaks magnetdomeenide eelisorientatsiooni ning see demagneedib objekti täielikult.
- Paigutada objekt nii tugevasse vahelduvasse magnetvälja, et objekt selles ümber magneetub. Kui nüüd vähendada magnetvälja tugevust sujuvalt nullini, siis objekt magneetub ümber, aga pidevalt väheneva tugevusega, ehk siis sisuliselt demagneetub protsessi lõpuks. Seda meetodit kasutatakse tihti tööriistade demagneetimiseks või ka info kustutamiseks magnetilistelt andmekandjatelt (magnetlindilt või -ketastelt) elektrivõrgust töötava demagneetimispooli abil.
- Tugevad mehaanilised mõjutused, nagu haamrilöögid või kukkumine, või ka tugev ja kiire vibratsioon võivad muuta magnetdomeenide orientatsiooni ja põhjustada püsivmagnetite osalist demagneetumist.
- Laevade ja teiste suurte metallkonstruktsioonide demagneetimine/magnetiline korrektsioon.
Rakendusnäiteid
[muuda | muuda lähteteksti]- Kompassinõel on väike püsimagnet, mis on kompassi korpuses tasakaalustatud ja liigub võimalikult hõõrdevabalt.
- Püsimagnetiga kruvikeeraja hoiab enda küljes magnetilisest materjalist (terasest) kruvi, mis hõlbustab montaažitööd (juhul kui kruvide magneetumine ikka on lubatud).
- Mänguasjades on magnetid leidnud kasutust näiteks magnetkonstruktoris, mis võimaldab vähese vaevaga koostada erinevaid tarindeid.
- Turvatehnikas kasutatakse ukse- ja aknamagneteid, et nende lähedal asetseva magnetiliselt tundliku anduri abil signaliseerida, kas uks või aken on suletud või mitte.
- Elektrodünaamilistes valjuhääldites kasutatakse tugevaid neodüümist püsimagneteid (vt Neodüümmagnet).
- Kõigis elektrimasinates (elektrimootor, elektrigeneraator, trafo) on sees elektromagnetid (mähised ferromagnetilisel südamikul), mõnel masinatüübil (alalisvoolumootorid, sünkroonmootorid) ka püsimagnetid, kuid elektrimasinate keeruka konstruktsiooni ja komponentide seesmise orientatsiooni tõttu pole nende olemasolu väliselt kuigi tunnetatav (välja arvatud masina töötamisega kaasnevad parasiitsed efektid, nagu puisteväli jms).
- Meditsiinis kasutatakse ülitugevat elektromagnetit magnetresonantstomograafias, et saada pilt inimese organismi sisemusest. See tomograafia meetod põhineb asjaolul, et kudede aines on prootonid, mille spinni on võimalik tugeva magnetväljaga osaliselt orienteerida. Magnetvälja tugevuse järsul muut(u)misel toimub selles orientatsioonis osaline muutus, mille tulemusena vastuvõtumähistes indutseeritakse nõrk signaal. Paljude mähiste signaalide keeruka töötlemise ja ruumilise (ühes või mitmes lõikes) modelleerimise teel saadakse aine koostisel, tihedusel ja muudel peamiselt füüsikalistel omadustel põhinev objekti sisemuse kujutis.
- Analoogsignaali või digitaalinfo magnetiline salvestus magnetlindile või -kettale (magnetofon jm seadmed).
Vaata ka
[muuda | muuda lähteteksti]Viited
[muuda | muuda lähteteksti]- ↑ Fowler, Michael (1997). "Historical Beginnings of Theories of Electricity and Magnetism". Vaadatud 2.04.2008.
- ↑ Vowles, Hugh P. (1932). "Early Evolution of Power Engineering". Isis. 17 (2): 412–420 [419–20]. DOI:10.1086/346662. ISSN 0021-1753.
- ↑ Li Shu-hua (1954). "Origine de la Boussole II. Aimant et Boussole". Isis. 45 (2): 175. JSTOR 227361.
- ↑ Pliny the Elder, The Natural History, BOOK XXXIV. THE NATURAL HISTORY OF METALS., CHAP. 42.—THE METAL CALLED LIVE IRON. Perseus.tufts.edu. Retrieved on 2011-05-17.