Tiu ĉi artikolo temas pri magnetisma objekto. “Magneto” havas ankaŭ alian signifon, vidu artikolonMagneto (ludo).
"Hufummagneto" farita elalnico, feraalojo. En la magneto farita en la formo dehufumo la du magnetaj polusoj estas proksimaj unu al la alia. Ĉi tiu formo kreas fortan magnetan kampon inter la polusoj, permesante al la magneto levi pezan ferpecon.Epizodo depodkastoKern.punkto pri magnetismo
Magneto estas objekto, kiu havasmagnetismon. La vorto devenas de laantikva greka “líthos mágnes” (λίθος μάγνης) kiu signifas “magnesia ŝtono”.Magnesio estas parto deGrekio kiemagnetito estis antikve malkovrita.
Magneto estas korpo aŭ aparato kun signifamagnetismo, tiel ke ĝi altiras aliajn magnetojn aŭ metalojnferomagnetajn (por ekzemplo,fero,kobalto,nikelo kaj alojoj de tiuj). Magneto povas esti natura aŭ artefarita kaj ankaŭ la materialoj povas esti paramagnetaj, kiuj estas altirataj pli malforte, kielmagnezio,plateno,aluminio, inter aliaj, aŭ diamagnetaj, nome tiuj kiuj ne altiras sin, kielgrafito de karbono,oro,arĝento,plumbo kajbismuto.
La naturaj magnetoj retenas sian kontinuanmagnetan kampon, se ili ne suferas grandan frapon aŭ oni aplikas magnetajn ŝarĝojn malajn aŭ je altaj temperaturoj. La magneta kampo ne estas videbla, sed ĝi estas la tialo ke la magnetoj altiras aŭ forpelas variajn materialojn, tiuj kiuj estas ofte altiritaj de magneto havas grandan magnetan permeablecon, kiel ĉefero kaj ĉe kelkaj tipoj deŝtalo, kaj ricevas la nomon deferomagnetaj materialoj. La materialoj kun malaltamagneta permeableco, kiujn magnetoj altiras nur malforte, nomiĝasparamagnetaj. Unu ekzemplo de paranagneta materialo estas likvaoksigeno. Finfine estas kelkaj materialoj, kielakvo, kiuj havas magnetan permeablecon tiom malaltan ke lamagnetismo estas konstatebla nur okaze de ekstera magneta kampo (diamagnetismo). Ĉio havas magnetan permeablecon mezureblan.
La magnetoj povas esti daŭraj, se magnetigitaj ili konservas persiste la magnetajn proprecojn, aŭ portempaj, se ili konservas la magnetajn proprecojn nur dum ili estas sub la influo de magneta kampo, kaj malaperas kiam la kampo malaperas.Elektromagneto estas tipo de portempa magneto farita perbobenado de elektra fadeno laŭ kiu pasaselektra kurento, kaj ĝi funkcias kiel magneto nur kiam pasas la kurento; foje la bobenado estas farata ĉirkaŭ materialo feromagneta por plibonigi la magnetan kampon okazigitan.
JamTaleso el Mileto priskribis la magnetajn ecojn de magnetito, sed atribuis ilin al eksterfizikaj kialoj.
La plej antikvaj konataj priskriboj pri la proprecoj de la magnetoj devenas de laantikva Egipto kaj de la antikvajGrekio,Hindio kajĈinio.[1][2][3] En585 a.n.e.Taleso el Mileto jam priskribis, ke lamagnetito altiras la feron, sed li pensis, ke la kaŭzo estas keĝi havas animon (en tiu epoko movo indikis vivon, animon aŭ la interveno de dio). Klargiklopodo sen interveno de dio aŭ animo estas trovebla en la verkoDe rerum natura deLukrecio (98 a.n.e.-54 a.n.e.). Sed nur en1600 per la publikigo deDe magnete deWilliam Gilbert ekas la scienco demagnetismo en Eŭropo. En Ĉinio, la unua konata mencio pri magnetoj kaj ties proprecoj estas de la 4-a jarcento, kaj la unuaj priskriboj de la uzado dekompasoj estas de komenco de la 11-a jarcento. La uzado de tiuj aparatoj estos komunaj ĉie ajn en la 12-a kaj 13-a jarcentoj.[4]
Ajna ofta objekto estas komponita departikloj kielprotonoj,neŭtronoj kajelektronoj, ĉiu el kiuj havas inter siaj kvantaj proprecoj laspinon, kiu asociasmagnetan kampon al tiuj partikloj. El tiu vidpunkto, estus logike pensi, ke ajna materialo, estante formita de enorma nombro de partikloj, havas magnetajn proprecojn (eĉ la partikloj deantimaterio havas magnetajn proprecojn), sed la ĉiutaga esperto, kontraŭdiras tiun eblon.
Arta reprezento de du objektoj, kun spino 5/2 (fermiono) kaj 2 (bosono), respektive.[5]
Ene de ĉiuatomo aŭmolekulo, la dispono de ĉiu spino sekvas strikte laprincipon de ekskludo de Pauli, sed por ajnadiamagneta substanco ne estas ordigo de la spiío kiu tuŝas grandan nombron de partikloj, kaj pro tio ne estas magneta kampo ie ajn; la magneta momanto de partiklo estas nuligita per alia.
Male, en daŭraj magnetoj, ja estas grava grado de ordigo de la spino de ties partikloj. La nivelo de ordigo plej alta estas en la nomitaj propraĵoj de Weiss aŭ magnetaj propraĵoj: kiuj povas esti konsiderataj kiel mikroskopaj regionoj kie estas forta interagado inter la partikloj, nomitaj interagoj de interŝanĝo, kiu generas situacion tre ordigita: ju pli granda estos la grado de ordo de la propraĵo, des pli forta estos la magneta kampo generota.
Alta ordigo (kaj tiel, forta magneta kampo) estas unu de la ĉefaj karakterizaĵoj de laferomagnetaj materialoj.
Strategio utila por generi tre intensan magnetan kampon konsistas en orientigo de ĉiuj propraĵoj de Weiss de feromagneta materialoj per malpli intensa kampo, generita debobeno dekonduktila materialo tra kiu pasaselektra kurento: nomeelektromagneto.
Elektronoj ludas gravan rolon en la formado de la magneta kampo, en atomo la elektronoj povas esti solaj aŭ laŭpare ene de ĉiu atomorbito. Se ili estas paraj, ĉiu elektrono havas spinon malan al tiu de la alia elektrono (spino supra kaj spino suba); ĉar la spinoj havas malajn direktojn ili internuliĝas, kaj tial paro de elektronoj ne povas generi magnetan kampon.
En multaj atomoj, la nombro de elektronoj estas malpara; ĉiuj magnetaj materialoj havas tiutipajn elektronojn, sed oni ne povas diri, ke unu atomo kun malparaj elektronoj jam estas feromagneta. Por povi estis feromagneta, la malparaj elektronoj de la materialo krome devas interagadi grandskale, tiel ke ĉiuj el ili devas esti orientitaj en la sama direkto. La specifaelektrona distribuado de la atomoj, same kiel la distanco inter ĉiu atomo, estas la ĉefa faktoro kiu impulsas tiu ordon grandskale, kiu tuŝas multajn partiklojn. Se la elektronoj havas la saman orientigon, ili estos en stato de malpli granda energio.
Montrado de la funkciado de elektromagneto en la foiro deLeipzig en1954.
Elektromagneto en sia plej simpla formo estas kondukila fadeno ĉirkaŭturnita unu aŭ pliajn fojojn; tiu distribuado estas nomita "spiro" aŭ "spiralero" (unu turno) aŭsolenoido. Kiam la elektra kurento pasas laŭ la kondukila fadeno de la bobenado estas generatamagneta kampo kiu speras koncentrita ĉe la ĉirkaŭturnejo (speciale al ties interno). Ties kampolinioj estas tre similaj al tiuj de magneto kaj ties orientigo sekvas laregulon de la dekstra mano. Lamagnetaj momanto kajkampo de la elektromagneto estas proporcia al la nombro de turnoj de la fadeno (ankaŭ nomataj spiraleroj), al la sekcio de ĉiu spiralero kaj al ladenseco de la kurento kiu pasas tra la fadeno.
Se la spiraleroj de la kondukila fadeno estas farataj el materialo sen specialaj magnetaj proprecoj, aŭ al la aero, la magneta kampo generata estas malforta forto; sed se la fadeno estas turnita ĉirkaŭferomagneta aŭparamagneta materialo, kiel povas estinajlo el fero, la magneta kampo generita estos multe pli granda, ties forto estas de ĉirkaŭ centoj da fojoj plie kaj povas eĉ multobligi por 1000.
La magneta kampo observata ĉirkaŭ magneto etendiĝas al konsiderinda distanco kompare al la grando de la magneto, kaj sekvas la leĝon de la inverso de la kuba potenco: la intenseco de la kampo estas inverse proporcia al la kubo de la distanco.
Se laelektromagneto estas bazata sur metala lameno, la forto necesa por separi la du objektojn estos eĉ pli granda, ĉar ambaŭ surfacoj estas ebenaj kaj glataj; tiuokaze estos pliaj kontaktopunktoj kaj la reluktanco de la magnetacirkvito estos pli malgranda.
La elektromagnetoj permesas aplikojn en variaj kampoj, ekde lapartiklaj akceliloj ĝis laelektraj motorooj pasante tra la gruoj de la rubigoj de vehikloj aŭ la maŝinoj kiuj produktasbildojn per magneta resonanco. Estas ankaŭ maŝinoj pli kompleksaj en kiuj oni ne uzas la simplajn dupolusajn magnetojn, sed kiuj postulas kvar aŭ eĉ pliajn magnetajn polusojn; unu ekzemplo estas laMas-spektrogramo en kiu oni koncentras la faskojn de partiklojn.
Ĵus eblis produkti magnetajn kampojn de kelkaj milionoj detesloj uzante mikrometrajn solenoidojn pere de kiuj oni pasigis kurenton de milionoj deamperoj uzante impulselŝarĝon produktita per baterio dekondensiloj. La intensa forto de la elŝarĝo kondukis la sistemon al la interna eksplodo, detruante la eksperimenton en malmultaj milisekundoj.
EstisØrsted kiu por la unua fojo pruvis en1820, keelektra kurento generasmagnetan kampon en sia medio. En la interno de la materio ekzistas malgrandaj kurentoj fermitaj pro la movado de la elektronoj kiujn enkavas la atomoj, ĉiu el kiuj originas mikroskopan magneton. Kiam tiuj malgrandaj magnetoj estas orientitaj en ĉiuj direktoj, iliaj efikoj nuliĝas reciproke kaj la materialo ne montras magnetajn proprecojn; male se ĉiuj malgrandaj magnetoj estas liniigitaj, ili agadas kiel ununura magneto; tiuokaze la substanco estis magnetigita.
Oni ankaŭ povas vidi, ke la eco demagneto manifestiĝas en du (aŭ foje pli) difinaj punktoj, kiun oni nomospolusoj.
La du polusoj estas distingitaj de la direkto de lamagneta flukso. En principo ĉi tiuj polusoj povus esti nomitaj iel ajn; ekzemple, kiel “+” kaj “−”, aŭ “A” Kaj “B”. Tamen, bazita sur la frua uzo de magnetoj enkompasoj, ili estas nomitaj la “norda poluso” (aŭ pli detale “nordserĉanta poluso”), “N”, kaj la “suda poluso” (aŭ “sudserĉanta poluso”), “S”, kun lanorda poluso estanta la poluso kiu indikasnorden (t.e. la poluso de magneto, kiu estas altirata al la teraNorda magneta poluso). Ĉar kontraŭaj polusoj allogas, la tera norda magnetpoluso estas sekve, de ĉi tiu difino, fizike magnetakampo suda poluso.[7][8][9] Kontraŭe, la teraSuda magneta poluso estas fizike la norda poluso de la magneta kampo.
Friduja magneto estas magneto uzata por ligi aĵojn alfridujo. Ĉar la fridujo estas loko, al kiu la plej multaj membroj de familio iras, multaj familioj elektas alfiksi al ĝi gravajnmesaĝojn, horarojn, infanajn desegnaĵojn, liston de aĉetaĵoj aŭ similajn, kaj magnetoj estas kutime uzataj por tio. Ĉi tiuj povas havi malsamajn dezajnojn kaj aspekti kiel malgrandaj ornamaĵoj. Dum la malfruaj1990-aj jaroj, iĝis ofte havi malgrandajn fridujmagnetojn en la formo de vortoj kiuj povus esti uzitaj por krei fridujpoezion. Ekde tiu epoko estismodo komerci kaj kolekti turismajn suvenirojn en la formo de frifujaj magnetoj, kiuj siavice iom anstataŭis la tradiciajnpoŝtkartojn. Multaj fridujmagnetoj estas uzitaj kiel ornama elemento, memoraĵo sur magneta bazo, kutime alkroĉita al kuirejaj aparatoj. Danke al speciala dezajno nomita Halbach-magneta aro, lamagneta kampo sur la antaŭa flanko de la magneto estas preskaŭ forestanta kaj duobliĝas sur la malantaŭa flanko. Ĉiuj magnetaj nordaj kaj sudaj polusoj estas sur la sama flanko, tre kiel multaj hufummagnetoj unu apud la alia.
"The Early History of the Permanent Magnet". Edward Neville Da Costa Andrade, Endeavour, Volume 17, Number 65, Januaro 1958. Ĝi enhavas bonkvalitan priskribon de fruaj metodoj produkti permanentajn magnetojn.
Wayne M. Saslow,Electricity, Magnetism, and Light, Academic (2002).(ISBN 0-12-619455-6). Ĉapitro 9a studas magnetojn kaj ties magnetajn kampojn uzante la koncepton de magnetaj polusoj, sed ĝi ankaŭ havigas pruvaron ke magnetaj polusoj reale ne ekzistas en ordinara kompreno. Ĉapitroj 10a kaj 11a, sekvante tion kio ŝajnas esti alproksimiĝo de la 19-a jarcento, uzas la polusan koncepton por ekhavi la leĝojn kiuj priskribas la magnetismon de la elektraj kurentoj.
Edward P. Furlani,Permanent Magnet and Electromechanical Devices:Materials, Analysis and Applications, Academic Press Series en Electromagnetism (2001).(ISBN 0-12-269951-3).
.png)
.png)
