Was ist der Nutzen von Magneten? Warum sehen wir Licht auf dem Magneten?

Anwendungen von Magneten

Anwendungen in elektrischen Geräten

• Generator: Im Generator ist der Magnet das Schlüsselkomponent, das das Magnetfeld erzeugt. Beispielsweise erzeugt in einem Synchrongenerator der auf dem Rotor (der ein Permanentmagnet oder ein Elektromagnet sein kann) rotierende Magnet, dass die Statorwicklung die magnetische Kraftlinie durchschneidet, was gemäß dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion eine induzierte Spannung erzeugt und mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt.

• Motor: Das Arbeitsprinzip des Motors basiert auf der Wirkung des Magnetfelds auf den Strom. Der Magnet (Statormagnet oder Rotormagnet) erzeugt ein Magnetfeld. Wenn der Strom durch die Spule des Motors (Rotorspule oder Statorspule) fließt, wirkt das Magnetfeld mit dem Strom zusammen und erzeugt eine Ampere-Kraft, die den Rotor des Motors dreht und die Umwandlung von elektrischer Energie in mechanische Energie ermöglicht. Beispielsweise dient in einem Gleichstrommotor ein Permanentmagnet als Stator, um ein festes Magnetfeld zu erzeugen, das die Drehrichtung und -geschwindigkeit des Rotors durch Änderung der Stromrichtung in der Wicklung des Armaturens steuert.

Anwendungen in elektronischen Geräten

• Lautsprecher und Kopfhörer: Lautsprecher und Kopfhörer verwenden Magnete, um elektrische Signale in Schall umzuwandeln. In einem Lautsprecher gibt es einen Permanentmagnet und eine Spule (Sprecherspule), die mit dem Audiosignal verbunden ist. Wenn der Audiostream durch die Sprecherspule fließt, vibriert die Spule unter der Wirkung der Ampere-Kraft im Magnetfeld des Permanentmagneten, und diese Vibration wird über eine Struktur wie den Papierkorb des Lautsprechers in Schall umgewandelt. Kopfhörer arbeiten ähnlich wie Lautsprecher, sind aber kleiner und kompakter.

• Magnetische Speichergeräte: Traditionelle Festplatten (HDDS) verwenden Magnetismus, um Daten zu speichern. Innerhalb der Festplatte befinden sich hochdrehende Platten, die mit magnetischen Materialien beschichtet sind. Daten werden durch eine magnetische Kopfplatine (mit Elektromagneten) auf der Platte geschrieben und gelesen. Die magnetische Kopfplatine kann ein Magnetfeld erzeugen und die Richtung der Magnetisierung des magnetischen Materials auf der Platte nach Bedarf ändern, um die 0 und 1 der Daten darzustellen.

Anwendungen in Industrie und Alltag

• Magnetische Klemmen und Hebegeräte: In der industriellen Produktion kann die Magnetkraft von Magneten verwendet werden, um magnetische Klemmen zur Befestigung und Handhabung von Werkstücken aus ferromagnetischen Materialien herzustellen. Zum Beispiel können in einer Werkstatt magnetische Halter leicht kleinere Teile auf der Werkbank zum Bearbeiten fixieren. Hebe-Magnete können verwendet werden, um große Stücke ferromagnetischer Materialien zu heben, wie beispielsweise im Recyclingprozess von Altstahl, wo Hebe-Magnete mehrere Tonnen Stahlabfall leicht heben können.

• Magnetische Sensoren: In der Automobilindustrie werden magnetische Sensoren weit verbreitet eingesetzt. Beispielsweise nutzen Geschwindigkeitssensoren Veränderungen des Magnetfelds, um die Geschwindigkeit eines Rades zu erkennen. In einigen Zugangskontrollsystemen werden magnetische Sensoren auch verwendet, um den Öffnungs- und Schließstatus einer Tür zu detektieren, und die Signalerkennung und -übertragung erfolgt durch die Wechselwirkung zwischen dem Magnet und dem Sensor im Magnetfeld.

• Medizinisches Gebiet: In medizinischen Bildgebungsverfahren, wie der Magnetresonanztomografie (MRT), werden starke Magnetfelder und Radiopulsfolgen verwendet, um mit den Wasserstoffkernen in Geweben zu interagieren, und dann durch die Detektion der von den Wasserstoffkernen emittierten Signale detaillierte Bilder des Innern des menschlichen Körpers zu erzeugen.

Ursache des Lichts, das auf dem Magnet gesehen wird

Normalerweise geben Magnete selbst kein Licht ab. Wenn Sie Licht auf dem Magnet sehen, kann dies auf mehrere Fälle zurückgeführt werden:

• Reflexion von externem Licht: Die Oberfläche des Magnets kann glatt sein und das Licht in der Umgebung reflektieren, zum Beispiel reflektiert bei starkem Licht die Oberfläche des Magnets das Licht wie ein Spiegel und vermittelt dem Betrachter den Eindruck, dass Licht vom Magnet ausgeht.

• Besondere optische Effekte von magnetischen Materialien (weniger häufig): Einige magnetische Materialien können unter bestimmten Magnetfeldbedingungen besondere optische Phänomene aufweisen, wie z.B. Magneto-Optische Effekte. Zu diesen gehören der Faraday-Rotationseffekt, bei dem die Polarisationsebene von Lichtstrahlen, die durch magnetische Materialien passieren, gedreht wird. Wenn in einem speziellen Experiment oder mit einem speziellen magnetischen Material dieser Lichtwechsel aufgrund des Magneto-Optischen Effekts beobachtet wird, handelt es sich dabei jedoch nicht um ein allgemeines Phänomen gewöhnlicher Magnete.