Tác dụng của nam châm là gì? Tại sao chúng ta thấy ánh sáng trên nam châm?

Các ứng dụng của nam châm

Ứng dụng trong thiết bị điện

• Máy phát điện: Trong máy phát điện, nam châm là thành phần chính tạo ra từ trường. Ví dụ, trong máy phát đồng bộ, nam châm trên rotor (có thể là nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện) quay, khiến cuộn dây stator cắt qua đường lực từ, tạo ra động điện cảm theo nguyên lý cảm ứng điện từ, và sau đó chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng điện.

• Động cơ điện: Nguyên lý hoạt động của động cơ điện dựa trên tác dụng của từ trường lên dòng điện. Nam châm (nam châm stator hoặc nam châm rotor) tạo ra từ trường. Khi dòng điện đi qua cuộn dây của động cơ (cuộn dây rotor hoặc stator), từ trường tương tác với dòng điện để tạo ra lực ampe, làm cho rotor của động cơ quay và thực hiện chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học. Ví dụ, trong động cơ DC, nam châm vĩnh cửu đóng vai trò là stator để tạo ra từ trường cố định, điều khiển hướng và tốc độ quay của rotor bằng cách thay đổi hướng dòng điện trong cuộn dây armature.

Ứng dụng trong thiết bị điện tử

• Loa và tai nghe: Loa và tai nghe sử dụng nam châm để chuyển đổi tín hiệu điện thành âm thanh. Trong loa, có một nam châm vĩnh cửu và một cuộn dây (cuộn dây âm thanh) kết nối với tín hiệu âm thanh. Khi dòng điện âm thanh đi qua cuộn dây âm thanh, cuộn dây này rung dưới tác dụng của lực ampe trong từ trường của nam châm vĩnh cửu, và sự rung động này được chuyển đổi thành âm thanh thông qua cấu trúc như đế giấy của loa. Tai nghe hoạt động tương tự như loa, nhưng nhỏ hơn và gọn gàng hơn.

• Thiết bị lưu trữ từ tính: Các ổ đĩa cứng truyền thống (HDDS) sử dụng từ tính để lưu trữ dữ liệu. Bên trong ổ đĩa có các đĩa quay tốc độ cao được phủ bởi vật liệu từ. Dữ liệu được ghi và đọc trên đĩa bằng cách sử dụng đầu từ (chứa nam châm điện). Đầu từ có thể tạo ra từ trường, thay đổi hướng từ hóa của vật liệu từ trên đĩa theo nhu cầu để biểu diễn 0 và 1 của dữ liệu.

Ứng dụng trong công nghiệp và cuộc sống hàng ngày

• Kẹp từ và thiết bị nâng: Trong sản xuất công nghiệp, từ tính của nam châm có thể được sử dụng để chế tạo kẹp từ nhằm cố định và xử lý các chi tiết làm từ vật liệu sắt từ. Ví dụ, trong xưởng gia công, kẹp từ có thể dễ dàng cố định các chi tiết nhỏ trên bàn làm việc để gia công. Thiết bị nâng từ có thể được sử dụng để nâng các khối sắt từ lớn, chẳng hạn như trong quá trình tái chế thép phế liệu, thiết bị nâng từ có thể dễ dàng nâng vài tấn thép phế liệu.

• Cảm biến từ: Trong ngành công nghiệp ô tô, cảm biến từ được sử dụng rộng rãi. Ví dụ, cảm biến tốc độ sử dụng sự thay đổi của từ trường để phát hiện tốc độ của bánh xe. Trong một số hệ thống kiểm soát truy cập, cảm biến từ cũng được sử dụng để phát hiện trạng thái mở và đóng cửa, và thực hiện phát hiện và truyền tín hiệu thông qua sự tương tác từ trường giữa nam châm và cảm biến.

• Lĩnh vực y tế: Trong kỹ thuật hình ảnh y tế, như chụp cộng hưởng từ (MRI), từ trường mạnh và xung tần số radio được sử dụng để tương tác với hạt nhân hydro trong mô người, và sau đó thông qua việc phát hiện tín hiệu do hạt nhân hydro phát ra để tạo ra hình ảnh chi tiết bên trong cơ thể con người.

Nguyên nhân gây ra ánh sáng nhìn thấy trên nam châm

Thông thường, nam châm không phát ra ánh sáng tự thân. Nếu bạn thấy ánh sáng trên nam châm, có thể có một số trường hợp:

• Phản xạ ánh sáng ngoại vi: bề mặt của nam châm có thể mịn và sẽ phản xạ ánh sáng trong môi trường xung quanh, ví dụ, dưới ánh sáng mạnh, bề mặt nam châm phản xạ ánh sáng như một gương, tạo ảo giác có ánh sáng trên nam châm.

• Hiệu ứng quang học đặc biệt của vật liệu từ (ít phổ biến): Một số vật liệu từ có thể có một số hiện tượng quang học đặc biệt dưới điều kiện từ trường cụ thể, như hiệu ứng từ quang. Hiệu ứng từ quang bao gồm hiệu ứng quay Faraday, trong đó hướng cực hóa của tia sáng xoay khi đi qua vật liệu từ. Nếu trong thiết bị thí nghiệm cụ thể hoặc vật liệu từ đặc biệt, sự thay đổi ánh sáng do hiệu ứng từ quang có thể được quan sát, nhưng đây không phải là hiện tượng phổ biến của nam châm thông thường.