Mikä on magneettien käyttö? Miksi näemme valoa magneetissa?

Magneettien käyttötarkoitukset

Sähkölaitteiden sovellukset

• Generaattori: Generaattorissa magneetti on avainkomponentti, joka tuottaa magneettikentän. Esimerkiksi synkronissa generaattorissa kierrätysakselin magneitti (joka voi olla joko pysyvämagneetti tai sähkömagneetti) kiertyy, mikä saa statorin kiertokuvun leikkaamaan magneettivoimaviivoja, mikä tuottaa induktiivisen sähkömotorin elektromagnetismin periaatteen mukaan, ja sitten muuttaa mekaanista energiaa sähköiseksi energiaksi.

• Moottori: Moottorin toimintaperiaate perustuu magneettikentän vaikutukseen virtaavaan virtaaseen. Magneetti (statorin magneetti tai kierrätysakselin magneetti) tuottaa magneettikentän. Kun virta kulkee moottorin kiertokierroksen (kierrätysakselin tai statorin kiertokuvan) läpi, magneettikenttä vuorovaikutteistuu virran kanssa tuottaakseen amperivoiman, joka saa moottorin kierrätysakselin kiertymään ja toteuttaa sähköisen energian muuntamisen mekaaniseksi energiaksi. Esimerkiksi suoravirtamoottorissa pysyvämagneetti toimii statorina luodakseen vakioitunut magneettikenttä, joka ohjaa kierrätysakselin kiertymissuuntaa ja nopeutta vaihtamalla virran suuntaa armatuurikiertokuvassa.

Sähkölaiteiden sovellukset

• Kaiuttimet ja kuuloke: Kaiuttimet ja kuulokkeet käyttävät magneetteja sähköisten signaalien muuntamiseksi ääneksi. Kaiuttimessa on pysyvämagneetti ja kiertokuvitus (ääni kierto), joka on yhdistetty audiosignaaliin. Kun äänivirta kulkee äänikiertokuvan läpi, äänikiertokuva värisee amperivoiman vaikutuksesta pysyvämagneetin magneettikentässä, ja tämä väritys muunnetaan ääneksi kaiuttimen rakenne, kuten paperilauta, välittämällä. Kuulokkeet toimivat samalla tavalla kuin kaiuttimet, mutta ne ovat pienempiä ja tiiviimpiä.

• Magneettiset tallennuslaitteet: Perinteiset kiintolevyt (HDD:t) käyttävät magneettisuutta tietojen tallentamiseen. Kiintolevyn sisällä on nopeasti pyörimässä olevia levyluita, jotka on peitetty magneettisilla materiaaleilla. Tiedot kirjoitetaan ja luetaan levyluulla magneettipinnan (sisältää sähkömagneetteja) avulla. Magneettipinta voi tuottaa magneettikentän, muuttaa tarvittaessa levyluun magneettisen materiaalin magnetisoitumissuuntaa edustamaan tiedon 0 ja 1.

Teollisuuden ja arkipäivän sovellukset

• Magneettiset puristimet ja nostoaparat: Teollisessa tuotannossa magneettien magneettisuutta voidaan käyttää magneettisten puristimien valmistamiseen ferromagneettisten työkohteiden kiinnittämiseksi ja käsittelyyn. Esimerkiksi konepajassa magneettiset puristimet voivat helposti kiinnittää pieniä osia työpöydälle käsittelyä varten. Nostoaparateissa magneetteja voidaan käyttää isompien ferromagneettisten materiaalien, kuten romuttajan teräksen, nostamiseen. Nostoaparateissa voidaan helposti nostaa useita tonneja metallijäteä.

• Magneettiset anturit: Autoteollisuudessa magneettisia antureita käytetään laajasti. Esimerkiksi nopeusanturit käyttävät magneettikentän muutoksia renkaan nopeuden havaitsemiseen. Joissakin pääsynhallintajärjestelmissä magneettisia antureita käytetään ovensa olettiluominen ja suljetuuden havaitsemiseen, ja signaalien havaitseminen ja siirtäminen toteutetaan magneettien ja anturien välisen magneettikentän vuorovaikutuksella.

• Lääketieteellinen ala: Lääketieteellisissä kuvantamistechnologioissa, kuten magnettikuvaus (MRI), käytetään tehokkaita magneettikenttiä ja radioaktiivisia pulssien ihmiskehon hydrogeeniydinten kanssa vuorovaikutuksessa, ja sitten havaitsemalla hydrogeeniydin lähettämät signaalit tuotetaan ihmiskehon sisäisiä kuvia.

Valon aiheuttaminen magneetissa näkyväksi

Yleensä magneetit eivät itse tuota valoa. Jos näet valoa magneetissa, on mahdollisia useita tapauksia:

• Ulkopuolisen valon heijastuminen: magneetin pinta voi olla kiiltävä ja heijastaa ympäristön valoa, esimerkiksi voimakkaassa valossa magneetin pinta heijastaa valoa peilin tavoin, joka antaa ihmiselle illuusion, että magneetissa on valoa.

• Magneettisten materiaalien erityiset optiset ilmiöt (vähemmän yleisiä): Jotkut magneettiset materiaalit voivat osoittaa erityisiä optisia ilmiöitä tietyissä magneettikenttäolosuhteissa, kuten magneettioptiset ilmiöt. Magneettioptiset ilmiöt sisältävät Faradayn kierrontaeffektin, jossa valonsäteiden polarisaation suunta kiertyy, kun ne kulkevat magneettisissa materiaaleissa. Jos tietyssä mittauslaitteessa tai erityisessä magneettisessa materiaalissa, tämä valon muutos magneettioptisessa effektissa voi olla havaittavissa, mutta tämä ei ole yleinen ilmiö tavallisissa magneeteissa.