Τι είναι η χρήση των μαγνήτων; Γιατί βλέπουμε φως στον μαγνήτη;

Χρήσεις των μαγνήτων

Εφαρμογές σε ηλεκτρικό εξοπλισμό

• Γεννήτρια: Σε μια γεννήτρια, ο μαγνήτης είναι το βασικό συστατικό που παράγει το μαγνητικό πεδίο. Για παράδειγμα, σε μια συγχρονισμένη γεννήτρια, ο μαγνήτης στον ρότορ (που μπορεί να είναι μόνιμος ή ηλεκτρομαγνήτης) περιστρέφεται, προκαλώντας την διατομή της γραμμής της μαγνητικής δύναμης από την στάσιμη πλεξίδα, η οποία παράγει μια επαγωγική ηλεκτροκινητική δύναμη σύμφωνα με την αρχή της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, και στη συνέχεια μετατρέπει τη μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια.

• Μοτέρ: Η λειτουργία του μοτέρ βασίζεται στην ενέργεια του μαγνητικού πεδίου στην ροή ρεύματος. Ο μαγνήτης (μαγνήτης στάσιμος ή ρότορ) παράγει ένα μαγνητικό πεδίο. Όταν το ρεύμα διέρχεται μέσα από την πλεξίδα του μοτέρ (ρότορ ή στάσιμη πλεξίδα), το μαγνητικό πεδίο αλληλεπιδρά με το ρεύμα παράγοντας μια δύναμη Αμπέρ, η οποία κάνει τον ρότορ του μοτέρ να περιστρέφεται και υλοποιεί τη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε μηχανική ενέργεια. Για παράδειγμα, σε έναν DC μοτέρ, ένας μόνιμος μαγνήτης λειτουργεί ως στάσιμος για να παράγει ένα σταθερό μαγνητικό πεδίο που ελέγχει την κατεύθυνση και την ταχύτητα περιστροφής του ρότορ με την αλλαγή της κατεύθυνσης του ρεύματος στην πλεξίδα του αντιστρόφων.

Εφαρμογές σε ηλεκτρονικά συστήματα

• Ηχεία και ακουστικά: Τα ηχεία και τα ακουστικά χρησιμοποιούν μαγνήτες για να μετατρέψουν ηλεκτρικά σήματα σε ήχο. Σε ένα ηχείο, υπάρχει ένας μόνιμος μαγνήτης και μια πλεξίδα (voice coil) που συνδέεται με το ηχητικό σήμα. Όταν το ηχητικό ρεύμα διέρχεται μέσα από τη voice coil, η voice coil τρέμει υπό την ενέργεια της δύναμης Αμπέρ στο μαγνητικό πεδίο του μόνιμου μαγνήτη, και αυτό το τρόμος μετατρέπεται σε ήχο μέσω μιας δομής όπως η χάρτινη φωτιά του ηχείου. Τα ακουστικά λειτουργούν με παρόμοιο τρόπο με τα ηχεία, αλλά είναι μικρότερα και πιο κομψά.

• Μαγνητικά συστήματα αποθήκευσης: Οι παραδοσιακοί σκληροί δίσκοι (HDD) χρησιμοποιούν τη μαγνητικότητα για να αποθηκεύουν δεδομένα. Μέσα στον σκληρό δίσκο υπάρχουν υψηλούς ταχύτητας περιστρεφόμενες πλάκες επενδυμένες με μαγνητικά υλικά. Τα δεδομένα γράφονται και αναγνωρίζονται στην πλάκη μέσω ενός μαγνητικού κεφαλιού (που περιέχει ηλεκτρομαγνήτες). Το μαγνητικό κεφάλι μπορεί να παράγει ένα μαγνητικό πεδίο, αλλάζοντας την κατεύθυνση της μαγνητοποίησης του μαγνητικού υλικού στον δίσκο όπως απαιτείται για να αντιπροσωπεύσει τα 0 και 1 των δεδομένων.

Εφαρμογές στη βιομηχανία και την καθημερινή ζωή

• Μαγνητικά κλειδώματα και εξοπλισμός επιβάρωσης: Στη βιομηχανική παραγωγή, η μαγνητικότητα των μαγνήτων μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή μαγνητικών κλειδωμάτων για την εγκατάσταση και την επεξεργασία εργαλείων από φερρομαγνητικά υλικά. Για παράδειγμα, στο εργαστήριο μηχανολήψης, τα μαγνητικά κλειδώματα μπορούν εύκολα να εγκαταστήσουν μικρά εργαλεία στο εργαστηριακό τραπέζι για επεξεργασία. Οι εξοπλισμοί επιβάρωσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την επιβάρωση μεγάλων τμημάτων φερρομαγνητικών υλικών, όπως στην ανακύκλωση των χαλαρών χάλυβα, οι εξοπλισμοί επιβάρωσης μπορούν εύκολα να επιβάλουν δεκάδες τόνους χάλυβα.

• Μαγνητικοί αισθητήρες: Στην αυτοκινητοβιομηχανία, οι μαγνητικοί αισθητήρες χρησιμοποιούνται ευρέως. Για παράδειγμα, οι αισθητήρες ταχύτητας χρησιμοποιούν αλλαγές στα μαγνητικά πεδία για να ανιχνεύουν την ταχύτητα ενός τροχού. Σε κάποια συστήματα πρόσβασης, οι μαγνητικοί αισθητήρες χρησιμοποιούνται επίσης για να ανιχνεύουν την κατάσταση ανοίγματος και κλεισίματος της πόρτας, και η ανίχνευση και μεταφορά σήματος υλοποιείται μέσω της αλληλεπίδρασης μαγνητικού πεδίου μεταξύ του μαγνήτη και του αισθητήρα.

• Ιατρικός τομέας: Στις ιατρικές τεχνικές εικόνας, όπως η μαγνητική συντονισμένη τομογραφία (MRI), χρησιμοποιούνται ισχυρά μαγνητικά πεδία και ραδιοφωνικοί παλμοί για να αλληλεπιδράνε με τα πυρήνια υδρογόνου στα ιστά του ανθρώπινου σώματος, και στη συνέχεια αναγνωρίζονται τα σήματα που εκπέμπονται από τους πυρήνες του υδρογόνου για να παράγουν λεπτομερείς εικόνες του εσωτερικού του ανθρώπινου σώματος.

Αιτία του φωτός που βλέπεται στον μαγνήτη

Κατανομικά, οι μαγνήτες δεν εκπέμπουν φως. Εάν βλέπετε φως στον μαγνήτη, μπορεί να υπάρχουν διάφορες περιπτώσεις:

• Ανάκλαση εξωτερικού φωτός: η επιφάνεια του μαγνήτη μπορεί να είναι λεία και θα ανακλά το φως στο περιβάλλον, για παράδειγμα, υπό ισχυρό φως, η επιφάνεια του μαγνήτη ανακλά το φως όπως ένα κάτοπτρο, δίνοντας την εντύπωση ότι υπάρχει φως στον μαγνήτη.

• Ειδικά οπτικά φαινόμενα των μαγνητικών υλικών (λιγότερο συνηθισμένο): Κάποια μαγνητικά υλικά μπορεί να έχουν κάποια ειδικά οπτικά φαινόμενα υπό συγκεκριμένες συνθήκες μαγνητικού πεδίου, όπως η μαγνητο-οπτική επίδραση. Η μαγνητο-οπτική επίδραση περιλαμβάνει την επίδραση Faraday, όπου η κατεύθυνση πολοποίησης των φωτεινών ακτίνων περιστρέφεται καθώς διέρχονται μέσα από μαγνητικά υλικά. Εάν σε ένα συγκεκριμένο πειραματικό σύστημα ή σε ειδικό μαγνητικό υλικό, αυτή η αλλαγή του φωτός λόγω της μαγνητο-οπτικής επίδρασης μπορεί να παρατηρηθεί, αλλά αυτό δεν είναι ένα συνηθισμένο φαινόμενο των κανονικών μαγνήτων.