Magnet

Allikas: Vikipeedia
Hobuseraua kujuline magnet.
Solenoidi magnetvälja jõujooned.

Magnetiks nimetatakse materjali, mida iseloomustab teda ümbritsev magnetväli. Magnetväli pole nähtav ega otseselt tajutav, vaid seda iseloomustab omadus mõjutada teisi magnetilisi materjale ja liikuvaid laetud osakesi jõuga, näiteks teist magnetit tõmbe- või tõukejõuga.

Üks levinuimaks magnetilise materjali näiteks on püsimagnet. Püsimagnetis tekitab magnetvälja aine omadus magnetiseeruda. Lihtne näide igapäevasest elust on külmkapimagnet, mida saab kasutada, et hoida märkmeid rauast (ferromagneetik) ukse küljes. Ferromagnetiks nimetatakse materjale, mis on võimelised magneetuma välise magnetvälja toimel. Ferromagnetite levinuimaks näideteks on nikkel, koobalt ja juba mainitud raud. Ferromagnetilised materjalid on ainukesed, mis on võimelised välise magnetvälja toimel piisavalt magneetuma, nii et tekivad märgatavad jõud, seega on kõik üldlevinud magnetid ferromagneetikud. Kõik teised materjalid tõmbuvad ja tõukuvad teiste magnetitega väga nõrgalt, see tähendab, et need ained magnetiseeruvad välise magnetvälja toimel nõrgalt.

Ferromagneetikud saab jaotada kaheks: "pehmed" ja "kõvad". "Pehme" ferromagneetiku üheks näiteks on lõõmutatud raud, mida iseloomustab võimalus magneetuda välise magnetvälja toimel, kuid magnetvälja lühike eluiga välise magnetvälja kadumisel. See tähendab, et materjal omab magnetvälja ainult välise välja olemasolul. "Kõvad" ferromagneetikud on vastandid "pehmetele" ning neid iseloomustab omadus säilitada magnetväli ka pärast välise ergutuse kadumist. Eelnevalt mainitud püsimagnetid on loomulikult valmistatud "kõvadest" ferromagneetikutest nagu näiteks mitmed raua sulamid, mida on valmistamisel töödeldud väga tugeva magnetväljaga, magnetväli, muutes nende sisemist struktuuri niiviisi, et need magneetuksid ja demagneetumine toimuks võimalikult aeglaselt. Püsimagnetite demagnetiseerimiseks on vaja sellele rakendada magnetvälja, mis ületab selle materjali koertsitiivsusläve, mis on "pehmetel" ferromagneetikutel loomulikult madalam kui "kõvadel".

Lisaks püsimagnetitele on võimalik tekitada magnetvälja ka elektromagnetitega, mis kujutab endast traadist keritud mähist, mida läbib elektrivool. Üldiselt tekitab elektromagnet magnetvälja ainult siis kui mähist läbib vool, seeläbi on võimalik elektromagneteid kasutada näiteks seadmete automatiseerimiseks. Tihti on elektromagneti mähis keritud ümber "pehme" ferromagneetiku, mis võimaldab oluliselt võimendada genereeritud magnetvälja.

Magneti tugevust on võimalik iseloomustada kas tema magnetmomendiga või kogu magnetvooga, mida magnet tekitab. Magnetmaterjali lokaalseks iseloomustamiseks kasutatakse magneetumise mõistet.

Ajalugu[muuda | redigeeri lähteteksti]

Inimkond puutus esimest korda magnetnähtustega kokku rauamaagist "kivikesi" (inglise keeles lodestone) uurides. Praeguseks on teada, et need pole midagi muud kui looduslikud magnetid, millel on omadus magnetiseerida ferromagneteid nagu näiteks rauapuru. Seda nähtust pandigi tähele, et miskipärast väikesed rauaosakesed "kleepuvad" rauamaagist "kivikeste" külge. Sõna magnet tuleneb kreeka keelest ning on seotud piirkonna nimega, kust avastati rauamaagist magneetunud "kivikesed". Varaseim teadaolev magnetnähtuste kirjeldus pärineb Kreekast, Indiast ja Hiinast üle 2500 aasta tagasi. [1][2][3] Rauamaagist "kivikeste" ja nende omadustest kirjutas Pliny the Elder oma entsüklopeedias Naturalis Historia. [4]

Juba 12. Ja 13. sajandil kasutati magnetmeterjale kompassina nii Hiinas, Euroopas kui ka mujal.[5]

Magnetismi füüsikaline teooria[muuda | redigeeri lähteteksti]

Next.svg Pikemalt artiklis Magnetism

Magnetväli[muuda | redigeeri lähteteksti]

Pulkmagneti magnetvälja järgi orienteerunud metallipuru

Magnetvälja iseloomustatakse matemaatiliselt magnetilise induktsiooniga, mida tavaliselt tähistataks sümboliga B. Magnetiline induktsioon on vektorväli, see tähendab, et igas ruumipunktis on magnetiline induktsioon määratud kas kolme Cartesiuse komponendiga või siis näiteks vektori pikkuse ja selle suunaga. Magnetnõela puhul äärab magnetilise induktsiooni vektori suund magnetnõela orientatsiooni ning vektori pikkus jõu, millega magnetväli magnetnõela antud suunas orienteerib. Magnetilist induktsiooni SI ühikuks on tesla.[6]

Magnetiline induktsioon iseloomustab jõudu, millega magnetväli mõjutab liikuvat laengut. Seega on magnetiline induktsioon analoogne elektrivälja tugevusega elektrostaatikas. Elektriväli tugevusega \mathbf{E} mõjutab laengut suurusega q jõuga \mathbf{F} = q\mathbf{E}. Sarnaselt mõjutab ka magnetiline induktsioon liikuvat laengut jõuga

\mathbf{F} = q(\mathbf{E} + \mathbf{v} \times \mathbf{B})..

Seda valemit nimetatakse ka Lorentzi jõuks ning selle esimene liige kirjeldab elektrivälja mõju ja teine liige magnetvälja mõju. Antud valemis tähistab \mathbf{v} laetud osakese kiirust ning × sümbol vektorkorrutist.

Magnetmoment[muuda | redigeeri lähteteksti]

Magnetmoment (ehk magneti dipoolmoment) on vektor, mis iseloomustab magnetit. Näiteks pulkmagnetil on magnetmoment suunatud magneti lõunapooluselt põhjapoolusele ja magnetmomendi vektori pikkus iseloomustab pooluste tugevust ning nende vahelist kaugust. [7] SI ühikutes on magnetmomendi ühikuks A•m2 ja on defineeritud valemiga

\mathbf{m}=p\boldsymbol{\ell},

kus p iseloomustab magnetiliste pooluste tugevust ja vektor nende vahelist kaugust.

Füüsikaliselt määrab magnetmoment ära jõu suuruse, millega väline magnetväli antud magnetit mõjutab. Seega mida suurem on magnetmoment, seda rohkem on antud magnet välisest magnetväljast mõjutatud. Lisaks tuleb tähele panna, et vastasmõju ulatus sõltub ainult magnetilisest momendist ja mitte pooluste tugevusest ja nende vahelisest kaugusest eraldi.

Magnetiline polarisatsioon[muuda | redigeeri lähteteksti]

Klassikalises elektromagnetismis magnetiline polarisatsioon vektorväli, mis näitab magnetdipoolide tihedust, mis on indutseeritud kas välise välja poolt või aine sisestruktuurist tulenevad. Magnetilise polarisatsiooni definitsioonvalemiks on

\mathbf{M}=\frac{N}{V}\mathbf{m}=n\mathbf{m},

kus M tähistab magnetilist polarisatsiooni, m magnetmomenti, V ruumala ja N magnetmomentide arvu uuritavas piirkonnas. Suurust N/V tähistatakse tavaliselt n-ga ning see iseloomustab magnetmomentide kontsentratsiooni. Magnetiseerumiste SI ühik on A/m. [8]

Magnetiline polarisatsioonkirjeldab, kuidas aine reageerib välisele magnetväljale, seega on see sarnane elektrivälja polarisatsiooniga.

Hea pulkmagneti magnetmoment on suurusjärgus 0,1 A•m2 ja ruumala näiteks 1 cm3 või 1×10−6 m3, seega on keskmine magnetiline polarisatsioon võrdne 100,000 A/m. Raua magnetiline polarisatsioon võib olla ka suurusjärgus miljon amprit meetri kohta, sellepärast ongi raud tihtilugu kasutuses elektromagnetites ja muudes rakendustes, kus on tähtis tugeva magnetvälja tekitamine.

Magnetvälja jõujooned[muuda | redigeeri lähteteksti]

Pulkmagneti jõujooned

Magnetvälja jõujoonte tekkimiseks on kaks põhilist mudelit: magnetpooluste ja atomaarsete voolude mudel. Magnetiliste pooluste mudel jaotab magneti tinglikult põhja- (N) ja lõunapoolusteks (S). On selge, et tegelikult on tegemist lihtsalt lihtsustusega ning magnet tegelikult ei koosne selgesti eristatavatest lõuna- ja põhjapoolustest. Hea näide pooluste mudeli puudustest on see, et kui pulkmagnet murda keskelt pooleks, siis peaks saama antud teooria kohaselt kaks magnetit: üks on põhjapoolus ja teine on lõunapoolus. Tegelikkuses pole siiski võimalik niimoodi magneti pooluseid eraldada, vaid murdmise teel saab teha ühest magenetist kaks, millel mõlemal on nii põhja- kui ka lõunapoolus. Seda meetodit saab kasutada näiteks pulkmagneti magnetmomendi muutmiseks. Magnetvälja jõujooned lähtuvad alati magneti põhjapoolusest ja suubuvad magnetvälja lõunapoolusesse.

Aga kuidas tehakse vahet magneti lõuna- ja põhjapoolusel? Tõesti, see on pigem kokkuleppe küsimus. Kokkuleppeliselt on nimetatud magneti põhjapooluseks see, mis pöördub ma geograafilise põhjapooluse poole, mis asub põhja Kanadas. Huvitav on teada, et kuna tõmbuvad just erinevad poolused, siis maa geograafilises põhjapoolusel asub hoopiski maa magnetvälja lõunapoolus. [9][10][11][12] Muidugi pole maa magnetväli ainuke võimalus, kuidas kindlaks teha magneti pooluseid. Piisab kui on kasutada proovimagnet, mille pooluste asukoht ja tüüp on teada. Kolmas võimalus oleks kasutata elektromagnetit, kus on voolu suuna ja parema käe reegli järgi kergesti võimalik määrata magnetvälja jõujoonte suund.

Teine mudel magnetvälja tekkimise seletamiseks on Ampere mudel, mis eeldab, et kõik aine magnetilised omadused on põhjustatud atomaarsetest ringvooludest aines. Nimelt väidab Ampere seadus, et vooluga juhe tekitab enda ümber magnetvälja. Seega saab näiteks pulkmagneti magnetvälja seletada hoopiski ringvooludega ning pole vaja jagada magnetit poolusteks.

Magnetilised materjalid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Magnetiks nimetatakse üldjuhul sellist objekti, mis omab magnetvälja sõltumata välise magnetvälja olemasolust. Ainult kindlat tüüpi magnetmaterjalid saavad omada püsivat magnetvälja, aga enamus materjale tekitavad magnetvälja ainult välise magnetvälja mõjul. Magnetmaterjale saab jaotada nende omaduste järgi erinevatesse kategooriatesse. Materjalide magneetilised omadused sõltuvad selle sisestruktuurist, eriti elektronide konfiguratsioonist. Olenevalt aine reaktsioonist välisele magnetväljale on võimalik materjalid liigitada:

  • Ferromagneetikute gruppi kuuluvad materjalid, mille omadused on kõige sarnasemad laialtlevinud magnetite moodi. Ferromagneetikute ja magnetite vahel tekib piisav jõud, et seda on kergesti tunda. Hea näide on, kuidas külmkapimagnet kinnitub rauast ferromagneetiku külge. Sellesse gruppi kuuluvad ka ainukesed ained, mis on võimelised magnetvälja säilitama pärast välise magnetvälja kadumist.
  • Paramagneetikute gruppi kuuluvad ained nagu plaatina, alumiinium ja hapnik on väga nõrgalt tõmbuvad mõlema magnetpooluse poole. See tõmbejõud on sadu tuhandeid kordi nõrgem kui ferromagneetikute puhul, seega on võimalik neid jõude registreerida ainult kasutades väga täpseid mõõteriistu või väga tugevat välist magnetvälja. Erinevalt ferromagneetikutest pole võimalik, et paramagneetik säilitaks oma magnetvälja pärast välise välja kadumist.
  • Diamagneetikuid iseloomustab tõukejõud mõlema magnetpooluse poolt. Daimagneetikute näideteks on süsinik, vask, vesi ja plastik. Mõju tugevus on diamagneetikute puhul veel kordi väiksem kui paramegneetikute puhul. Kõik ained, mida ei sa liigitada ferromagneetikuteks või paramagneetikuteks liigitatakse enamasti diamagneetikuteks. Hoolimata väga väikesest interaktsioonist välise magnetvälja ja diamagneetikute vahel on siiski võimalik kasutades ülijuhtivaid magneteid ja ülitäpseid mõõteriistu võimalik registreerida jõud välise magnetvälja ja objekti vahel. [13]

Lisaks kolmele üles loetletud ainete jaotamise võimalusele eksisteerivad ka grupid nagu spinn klaas, superparamagnetism, superdiamagnetism ja metamagnetism.

Rakendused[muuda | redigeeri lähteteksti]

Magnetiline mineraalide eristaja.
  • Magneetiline infosalvestus: VHS kassettides on pool magnetlindiga. Informatsioon (video ja heli) kodeeritakse linti katvasse magnetkihti. Sarnasel meetodil töötavad ka helikassetid, arvuti flopp kettad ja kõvakettad. [14]
  • Krediitkaartid, deebatkaartid ja muud pääsukaardid: Kõigil neil on magnetiline riba kaarti tagaküljel. Sellese magnetilisse ribasse on kodeeritud institutsiooni ja isiku spetsiifiline info, mis lubab kasutada seda nii pangaautomaadis kui ka muudes teenustes. [15]
  • Praeguseks küll üsna haruldaseks muutunud kineskoop ekraanides kasutati magneteid, et kalludata elektrone ja seeläbi punkt-punkt haaval ekraanile joonistada õige pilt. Tänapäevased LCD ja plasma televiisorid kasutavad küll juba teistsugust tehnoloogiat, aga endiselt on elektromagnetid elektronide kimbu suunamisel laialt levinud meetod, näiteks teaduses.
  • Kõlarites ja mikrofonides kasutatakse magnetilist induktsiooni, et kas vastavalt muuta voolu muutus mehaaniliseks liikumiseks või mehaaniline liikumine elektrisignaaliks. Kõlari puhul on elektromagneti mähis keritud ümber ferromagneetilise materjali, mille külge on kinnitatud valjuhääldi koonus/membraan. Kui mähist läbib vool, siis ferromagneetikule mõjub jõud ning muutuva voolu korral jälgib koonuse liikumine voolu muutusi. Dünaamiline mikrofon kasutab sisuliselt sama meetodid, kuid nüüd pannakse membraan liikuma helilainete mõjul. Liikuv magnet tekitab mähises voolu ning selle muutuseid registreerides on võimalik registreerida ka membraani asend sõltuvalt ajast.
  • Elektrikitarr kasutab magnetilist vastuvõtjat, et registreerida pillikeelte võnkumist. Elektrikitarri puhul registreeritakse keelte võnkumised otseselt, mitte ei registreerita tekitatud heli eelmises punktis kirjeldatud mikrofoniga. Elektrikitarris kasutatakse helipäid, et registreerida keelte võnkumine kasutades selles indutseeritud voolu.
  • Elektrimootor ja elektrigeneraator on kindlasti väga kõrge praktilise rakendusega magnetismi rakendused. Elektrimootorid kasutavad ära tõsiasja, et vooluga juhtmele mõjub magnetväljas elektrijõud. Generaator töötab vastupidisel efektil. Kui juhtiv kontuur liigub magnetväljas, siis selles genereeritakse elektrivool. Seega muudab generaator mehaanilise energia elektrienergiaks.
  • Meditsiin: Näiteks kasutatakse magnetresonants tomograafiat, et saada pilt inimese organismist. See põhineb asjaolul, et looduslikes kudedes on väga palju prootoneid, mille spinni on võimalik magnetväljaga orienteerida ning raadiolainepulssidega ümber orienteerida.
  • Erinevate asjade kinnitamiseks ja fikseerimiseks. Näiteks külmkapi magnetiga saab fikseerida märkmeid või magnetjalaga saab paigutada optilisi elemente õigesse kohta optilisel laual.
  • Kompass on sisuliselt väike magnetnõel, mis on kompassi korpuses võimalikult hästi tasakaalustatud ja liigub võimalikult hõõrdevabalt. Põhineb nähtusel, et magnetnõela põhjapoolus pöördub alati maa geograafilise põhjapooluse poole, kus asub maa magnetvälja lõunapoolus.
  • Valveandurina. Näiteks kasutatakse ukse ja aknamagneteid, et fikseerida, kas uks on avatud või mitte. Lisaks on võimalik elektromagnetitega näiteks tulekahju korral koridori uksed sulgeda, et piirata suitsu ja tule levikut.
  • Teaduses on võimalik kasutada magneteid näiteks laetud osakeste manipuleerimiseks. Lisaks veel teaduslikud küsimused magnetite tööpõhimõtete ja kasutusvaldkondade uurimisel.
  • Mänguasjades on magnetid leidnud ka laialdast kasutust. Näiteks magnetkonstruktor, mis võimaldab lihtsa vaevaga paljudest magnetitest kokku panna erinevaid kujundeid.
  • Kaelakeede ja käevõrude kinnitamiseks.
  • Magnet kruvikeeraja võimaldab hoida enda küljes kruve, et oleks lihtsam näiteks elektrikilbis töid teha, kus lahtine kruvi võib vabalt lühise tekitada.
  • Metallide töötlemisel. Näiteks on võimalik eraldada sulamist ferromagneetikuid teistest metallidest.
  • Magnetrong. Uut tüüpi rongirööpad, kus kasutatakse magneteid, et vähendada hõõrdumist rongi liikumisel. Lisaks on võimalik rong magnetite jõul liikuma panna.

Turvalisus[muuda | redigeeri lähteteksti]

Kuna inimkudedel on üsna madal suhteline magnetiline läbitavus, siis on staatilised magnetväljad inimesele üsna ohutud. Pole teade ühtegi dokumenteeritud juhtu, kus staatiline magnetväli oleks tekitanud või kaasa aidanud terviserikke tekkimisele. Muutuva magnetväljaga (ehk elektromagnetkiirgusega) on teine lugu, nimelt on leitud korrelatsioon elektromagnetkiirguse hulga ja vähki haigestumise riski vahel kasutades statistilisi meetodeid. On selge, et alates teatud intensiivsusest on kindlasti elektromagnetkiirgus ohtlik, näiteks laserkiir.

Juhul kui kehasse on sattunud ferromagneetik, siis on kindlasti oht suurem. [16]

Inimestele, kellel on südame stimulaator, on ohutusnõuded palju karmimad. Nimelt on võimalus, et tugevad magnetväljad võivad häirida südame stimulaatori tööd ja seeläbi häirida ka südame tööd. Seetõttu pole lubatud ka südamestimulaatoriga inimestel käia magnetresonants tomograafias, kuna see uurimismeetod põhineb tugeva magnetiga prootonite spinnide orienteerimisel.

Kuna magnetid on ka mänguasjades levinud, siis on teada ka juhud, kus laps on alla neelanud mõned magnetid. Kindlasti ohtlik on olukord siis, kui alla on neelatud rohkem kui üks magnet, kuna siis magnetid võivad õnnetult üksteise vastu tõmbuda ja vigastades seeläbi kas soolte seinu või muid sisemisi organeid. Teada on ka üks surmajuhtum. [17]

Ferromagneetikute magneetumine[muuda | redigeeri lähteteksti]

Ferromagneetikuid on võimalik magnetiseerida näiteks kolmel järgneval viisil:

  • Kuumutades objekti üle Curie temperatuuri, seejärel rakendada objektile väline magnetväli ning seejärel lasta objektil jahtuda toatemperatuurini. See meetod on üsna efektiivne ning on sarnane meetodiga, mida kasutatakse tööstuses püsimagnetite valmistamiseks.
  • "Kõvad" ferromagneetikud on võimelised säilitama osa magnetväljast ka pärast välise magnetvälja eemaldamist. Eksperiment on näidanud, et kui objekti vibreerida, siis on jääkväli suurem.
  • Püsimagnetiga objekti perioodiline mõjutamine ehk olemasoleva magneti perioodiline samasuunaline liigutamine objekti ühest otsast teise ja tagasi.

Ferromegneetikute demagneetimine[muuda | redigeeri lähteteksti]

Ferromagneetikute demagneetimise all mõeldakse objektiga seotud magnetvälja suuruse vähendamist või kaotamist. Demagneetida on võimalik:

  • Kuumutades objekti üle Cuire temperatuuri ning seejärel lasta teha soojusliikumisel oma töö, see tähendab, et soojusliikumine hävitab magnet domeenide eelistatud orientatsiooni ning see demagneetiseerib objekti täielikult.
  • Paigutada objekt väga tugevasse magnetvälja nii, et objekt magneetub ümber. Kui nüüd objekt järsult eemaldada või kahandades magnetvälja sujuvalt nullini on võimalik objekt demagnetiseerida. Seda meetodit kasutatakse tihti kommertsiaalsetes seadmetes, et demagnetiseerida tööriistu või kustutada informatsiooni magnetkaartidelt või -lintidelt.
  • Tugeva vastupidise välja rakendamine objektile.
  • Tugevad mehaanilised mõjutused nagu haamriga tagumine. On näidatud, et see võib muuta magnet domeenide orientatsiooni.

Püsimagnetite tüübid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Metallid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Paljudel ainetel on paardumata spinnidega elektrone ja põhiosa neist kuuluvad paramagneetikute gruppi. Kui aga paardumata spinnid interakteeruvad omavahel niiviisi, et paardumata spinnidel on üks orientatsioon eelistatuim kui teised, siis on tegu ferromagneetikuga. Sõltuvalt aine krristallstruktuurist on osad looduslikud ained magnetiliste omadustega ilma välise väljata ja magnetiseerimata. Näiteks erinevad maagid. Näiteks raua maak, koobalt, nikkel ja ka haruldased muldmetallid nagu gadoliniumja dysprosium. Selliseid naturaalseid magneteid kasutati ka esimestes eksperimentides ning oli kasutuses ka kompassides.

Sulamid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Keraamilised magnetid on valmistatud raud oksiidi pulbrist ja baarium/strontsium karbonaad keraamikast. Tänu materjalide ja meetodi madalale kulule on valmistatud magnetid hinnaklassilt üsna odavad ja lihtsasti masstootmises toodetavad. Keraamilised magnetid on korrosioonivabad ja õrnad, seega peab nendega ümber käima nagu tavalise keraamikaga.

Alnico magnetid on valmistatud segades alumiiniumii, niklit ja koobaltit rauaga. Lisaks võib sulamisse lisada ka väike hulk teisi elemente, et parandada sulamimagnetilisi omadusi. Alnico magnetid on korrosioonivabad ning tugevamad mehaanilistele mõjutustele kui keraamilised magnetid, kuid siiski nõrgemad kui metall magnetid. Alnico magnetid on tuntud järgnevate kaubamärkide all: Alni, Alcomax, Hycomax, Columax, and Ticonal.[18]

Survevormitud magnetid on paljude magnetiliste pulbrite komposiit. Meetodi eeliseks on paindlikus magneti kuju suhtes, olenevalt täpsest koostisest võib survevormitud magnetid olla üpriski heade plastiliste omadustega. See lubab teha painduvaid magneteid, mida saab kasutada külmkapi peal, printerites ja paljudes kohtades mujal. Puuduseks on nõrgem magnetväli kui teiste meetodite puhul.

Haruldased muldmetallid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Haruldaste muldmetallide magnetid

Haruldastel muldmetallidel on osaliselt täidetud f elektronkate (maksimaalselt 14 elektroni). Nende elektronide spinni on võimalik orienteerida, mistõttu tekib väga tugev magnetväli. Haruldaste muldmetallide kõrge hinna tõttu on ka nendest valmistatud magnetid kõrge hinnaga ning neid kasutatakse rakendustes, kus on hädasti vaja tugevaid magneteid ning nende kõrge hind pole takistuseks. Enim levinud haruldaste muldmetallide magnetid on samarium-koobalt ja neodüün-raud-boron magnetid.

Üksikmolekul magnet (ÜMM)[muuda | redigeeri lähteteksti]

1990. aastatel avastati, et osad molekulid, mis sisaldaval paramagneetiliste metallide ioone on võimelised salvestama magnetmomente väga madalal temperatuuril. Sellised magnetid on vägagi erinevad tavapärastest metallidest, mis on võimelised salvestama informatsiooni magnetdomeenidesse. ÜMMd on potentsiaalselt võimalik kasutada, et suurendada näiteks kõvaketta informatsioonitihedust. Enamus ÜMMeid sisaldab mangaani, kuid on võimalik vanaadiumi, raua, nikli ja koobalti klastrid. Hiljuti on leitud ka kõrgemaid temperatuuridel töötavaid ÜMMeid.

Hind[muuda | redigeeri lähteteksti]

Hetkel kõige odavamad magnetid on keraamilised ja survevormitud magnetid, kuid nad on ka maagnetvälja tugevuselt nõrgimad. Kuid ka uued madala hinnaklassiga Mn-Al sulam magnetid on leiutatud ning need on ka väga levinud. Sellel on tugev magnetväli ja on vastupidav mehaanilistele mõjutustele. Neodüün-raud-boron magnetid on ühed tugevaimad, aga nende hind on ka kõrgeim. Kuid siiski tasuvad need osades rakendustes ennast ära tänu oma ruumala ja magnetvälja tugevuse heale suhtele. [19]

Temperatuur[muuda | redigeeri lähteteksti]

Temperatuuri sõltuvus oleneb tugevasti magneti liigist, kuid kui ükskõik mis magnetit kuumutada üle antud materjali Curie temperatuuri, siis kaob selle magnetväli. Tihti on võimalik magnet uuesti magnetiseerida.

Osad magnetid muutuvad kõrgetel temperatuuridel hapraks ja võivad laguneda.

Kõige kõrgeimaid temperatuure taluvad alnico magnetid (810 K), ferriit (570 K) ja SmCo (550 K). Muidugi sõltub temperatuuritaluvus konkreetsest magneti koostisest.

Elektromagnet[muuda | redigeeri lähteteksti]

Kõige lihtsama elektromagneti saab moodustada juhtmekeerdudest. Kui seda solenoidi läbib vool, siis tekitab see magnetvälja. Magnetvälja jõujooned on kontsentreeritud solenoidi sees ja väljaspool magnetit paiknevad sõltuvalt kaugusest järjest hõredamalt. Seega on solenoidi magnetvälja jõujooned väga sarnased pulkmagneti jõujoontega. Magnetpooluste asukoht on võimalik määrata parema käe reegli järgi, mis seob omavahel voolu ja magnet jõujoonte suuna. Magnetväli solenoidis on proportsionaalne solenoidi keerdude arvuga, iga keeru ristlõikega ja keerde läbiva vooluga.

Kui juhe on keritud materjali ümber, millele magnetilised omadused on nõrgad (näiteks paber), on tihti ka genereeritud magnetväli nõrk. Aga juhul kui juhe kerida ferromagneetikust südamiku ümber (näiteks nael), siis on võimalik kogu magnetvälja tugevuses saavutada võit sadades kuni tuhandetes kordades.

Elektromagnetitel on rakendusi näiteks osakeste kiirendites, elektri mootorites, vanaraua kraanades, magnetresonants tomograafias jne.

Vaata ka[muuda | redigeeri lähteteksti]


Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]

  1. Fowler, Michael (1997). "Historical Beginnings of Theories of Electricity and Magnetism". Vaadatud 2008-04-02. 
  2. Vowles, Hugh P. (1932). "Early Evolution of Power Engineering". Isis 17 (2): 412–420 [419–20]. doi:10.1086/346662. 
  3. Li Shu-hua (1954). "Origine de la Boussole II. Aimant et Boussole". Isis 45 (2): 175. JSTOR 227361. 
  4. Pliny the Elder, The Natural History, BOOK XXXIV. THE NATURAL HISTORY OF METALS., CHAP. 42.—THE METAL CALLED LIVE IRON. Perseus.tufts.edu. Retrieved on 2011-05-17.
  5. Schmidl, Petra G. (1996–1997). "Two Early Arabic Sources On The Magnetic Compass". Journal of Arabic and Islamic Studies 1: 81–132. 
  6. Griffiths, David J. (1999). Introduction to Electrodynamics (väljaanne 3rd ). Prentice Hall. pp. 255–8. ISBN 0-13-805326-X. OCLC 40251748. 
  7. Knight, Jones, & Field, "College Physics" (2007) p. 815
  8. "Units for Magnetic Properties". Lake Shore Cryotronics, Inc. Vaadatud 2009-10-24. 
  9. Serway, Raymond A.; Chris Vuille (2006). Essentials of college physics. USA: Cengage Learning. p. 493. ISBN 0-495-10619-4. 
  10. Emiliani, Cesare (1992). Planet Earth: Cosmology, Geology, and the Evolution of Life and Environment. UK: Cambridge University Press. p. 228. ISBN 0-521-40949-7. 
  11. Manners, Joy (2000). Static Fields and Potentials. USA: CRC Press. p. 148. ISBN 0-7503-0718-8. 
  12. Nave, Carl R. (2010). "Bar Magnet". Hyperphysics. Dept. of Physics and Astronomy, Georgia State Univ. Vaadatud 2011-04-10. 
  13. Mice levitated in NASA lab. Livescience.com (2009-09-09). Retrieved on 2011-10-08.
  14. Mallinson, John C. (1987). The foundations of magnetic recording (väljaanne 2nd ). Academic Press. ISBN 0-12-466626-4. 
  15. "The stripe on a credit card". How Stuff Works. Vaadatud juuli 2011. 
  16. Schenck JF (2000). "Safety of strong, static magnetic fields". J Magn Reson Imaging 12 (1): 2–19. doi:10.1002/1522-2586(200007)12:1<2::AID-JMRI2>3.0.CO;2-V. PMID 10931560. 
  17. Oestreich AE (2008). "Worldwide survey of damage from swallowing multiple magnets". Pediatr Radiol 39 (2): 142. doi:10.1007/s00247-008-1059-7. PMID 19020871. 
  18. Brady, George Stuart; Henry R. Clauser & John A. Vaccari (2002). Materials Handbook: An Encyclopedia for Managers. McGraw-Hill Professional. p. 577. ISBN 0-07-136076-X. 
  19. Frequently Asked Questions. Magnet sales. Retrieved on 2011-10-08.


  • "The Early History of the Permanent Magnet". Edward Neville Da Costa Andrade, Endeavour, Volume 17, Number 65, January 1958. Contains an excellent description of early methods of producing permanent magnets.
  • "positive pole n". The Concise Oxford English Dictionary. Catherine Soanes and Angus Stevenson. Oxford University Press, 2004. Oxford Reference Online. Oxford University Press.
  • Wayne M. Saslow, Electricity, Magnetism, and Light, Academic (2002). ISBN 0-12-619455-6. Chapter 9 discusses magnets and their magnetic fields using the concept of magnetic poles, but it also gives evidence that magnetic poles do not really exist in ordinary matter. Chapters 10 and 11, following what appears to be a 19th-century approach, use the pole concept to obtain the laws describing the magnetism of electric currents.
  • Edward P. Furlani, Permanent Magnet and Electromechanical Devices:Materials, Analysis and Applications, Academic Press Series in Electromagnetism (2001). ISBN 0-12-269951-3.