Magnes to przedmiot, który przyciąga lub odpycha inne obiekty za pomocą siły magnetycznej. Magnesy są nie tylko ciekawym zjawiskiem fizycznym, ale także użytecznym narzędziem w wielu dziedzinach przemysłu. W tym artykule dowiesz się, jakie są rodzaje magnesów, jakie mają właściwości, jakie są ich zastosowania i jak je utrzymywać.
Rodzaje magnesów
Magnesy można podzielić na trzy główne grupy: magnesy stałe, magnesy elektromagnetyczne i magnesy nadprzewodzące. Każda z nich ma swoje zalety i wady, a także różne obszary zastosowania.
- Magnesy stałe to takie, które zachowują swoją siłę magnetyczną bez zewnętrznego źródła energii. Są one wykonane z materiałów ferromagnetycznych, takich jak żelazo, nikiel, kobalt lub ich stopy. Magnesy stałe można podzielić na magnesy naturalne i magnesy sztuczne. Magnesy naturalne to takie, które występują w przyrodzie, np. magnetyt. Magnesy sztuczne to takie, które są wytworzone przez człowieka, np. magnesy neodymowe, ferrytowe, alnico czy samarytowo-kobaltowe. Magnesy stałe są najczęściej stosowane w przemyśle, ponieważ są tanie, trwałe i łatwe w użyciu.
- Magnesy elektromagnetyczne to takie, które wytwarzają siłę magnetyczną dzięki przepływowi prądu elektrycznego przez cewkę nawiniętą na rdzeń ferromagnetyczny. Magnesy elektromagnetyczne mają tę zaletę, że można regulować ich siłę magnetyczną poprzez zmianę natężenia prądu. Magnesy elektromagnetyczne są wykorzystywane np. w silnikach elektrycznych, generatorach, transformatorach, elektrozaworach czy głośnikach.
- Magnesy nadprzewodzące to takie, które osiągają bardzo wysoką siłę magnetyczną dzięki zjawisku nadprzewodnictwa. Nadprzewodnictwo to stan, w którym materiał traci opór elektryczny i staje się idealnym przewodnikiem prądu. Aby uzyskać nadprzewodnictwo, trzeba schłodzić materiał do bardzo niskiej temperatury, zwykle poniżej -200°C. Magnesy nadprzewodzące są stosowane np. w rezonansie magnetycznym, akceleratorach cząstek, pociągach magnetycznych czy lewitacji magnetycznej.
Właściwości magnesów
Magnesy charakteryzują się kilkoma podstawowymi właściwościami, które decydują o ich przydatności w przemyśle. Są to:
- Siła magnetyczna – to zdolność magnesu do przyciągania lub odpychania innych obiektów. Siła magnetyczna zależy od wielu czynników, takich jak rodzaj materiału, kształt, wielkość, temperatura czy odległość od innego magnesu. Siła magnetyczna jest mierzona w jednostce tesla (T).
- Namagnesowanie – to ilość ładunku magnetycznego, jaki posiada magnes. Namagnesowanie jest mierzona w jednostce amper na metr (A/m).
- Indukcja magnetyczna – to wielkość, która określa natężenie pola magnetycznego w danym punkcie przestrzeni. Indukcja magnetyczna jest mierzona w jednostce tesla (T).
- Energia magnetyczna – to ilość pracy, jaką trzeba wykonać, aby zmienić położenie lub orientację magnesu w polu magnetycznym. Energia magnetyczna jest mierzona w jednostce dżul (J).
- Temperatura Curie – to temperatura, powyżej której materiał traci swoje właściwości magnetyczne. Temperatura Curie jest różna dla różnych materiałów, np. dla żelaza wynosi ok. 770°C, a dla neodymu ok. 310°C.