Při každodenní rutině se pravděpodobně setkáte a využijete technologie, které v nějaké formě obsahují magnety. Magnety hrají nedílnou roli v mnoha spotřebičích a zařízeních, na které se každý den spoléháte. Aplikace magnetů v každodenním životě jsou četné a působivé. Magnety jsou nezbytnými součástmi všeho, od utěsnění dveří chladničky až po napájení reproduktorů, které přehrávají vaši oblíbenou hudbu. Jsou stejně důležité pro napájení technologií, které se staly všudypřítomnými, jako je smartphone, který neustále kontrolujete, a notebook, který používáte pro práci i volný čas. Magnety mohou fungovat v zákulisí, ale jejich přínos pro každodenní život je významný a stojí za uznání. Tento článek zkoumá některé z mnoha praktických aplikací magnetů, se kterými se běžně setkáváte.
Magnety v chladničkách a mrazničkách
Magnety hrají nedílnou roli ve fungování chladniček a mrazniček. Magnety se používají k utěsnění dveří chladničky a mrazničky a vytvářejí vzduchotěsné těsnění, které pomáhá udržet studený vzduch dovnitř a teplý vzduch ven.Nejběžnější typy magnetů používaných v chladničkách jsou pružné gumové magnety a magnetické proužky. Gumové magnety jsou umístěny kolem lemu dveří chladničky, kde pevně drží dveře na těle chladničky. Mohou být také použity magnetické proužky s jedním proužkem na dveřích a jedním na rámu chladničky, které drží dveře zavřené pomocí magnetické přitažlivosti.Některé chladničky také používají elektromagnety nebo magnety, které lze zapnout a vypnout pomocí elektřiny. Ty se často používají v kombinaci s magnetickým těsněním dveří. Když jsou dveře chladničky zavřené, aktivuje se elektromagnet, aby zajistil silné utěsnění. Při otevření dveří se elektromagnet deaktivuje, takže dveře lze snadno otevřít. Elektromagnety umožňují vzduchotěsné utěsnění bez nutnosti použití silného magnetu, který by ztěžoval otevírání dveří.Kromě utěsnění dveří používají některé chladničky také magnety ve svých kompresorech a čerpadlech. Magnety jsou nezbytné pro správnou cirkulaci chladiv, jako je freon, které se používají k chlazení chladničky. Řízením toku chladiva magnetickými poli může chladnička efektivně chladit svůj obsah.
Magnety v reproduktorech a sluchátkách
Magnety jsou základní součástí reproduktorů a sluchátek. Jsou zodpovědné za přeměnu elektrického signálu na mechanickou energii potřebnou k produkci zvuku.V reproduktorech a sluchátkách se magnety používají v kombinaci s cívkami drátu k vytvoření elektromagnetu. Když cívkou protéká elektrický proud, vytváří magnetické pole, které interaguje se statickým magnetickým polem permanentního magnetu. Tato interakce má za následek sílu, která pohybuje cívkou a připojenou membránou, která zase vibruje vzduch a vytváří zvukové vlny.
Síla permanentního magnetu přímo ovlivňuje účinnost a výkon reproduktoru nebo sluchátek. Silnější magnety umožňují silnější magnetická pole, vyšší síly působící na cívku a větší výchylku membrány. Výsledkem je hlasitější a čistší zvuk s širším frekvenčním rozsahem. Mnoho designů reproduktorů a sluchátek s vysokou věrností využívá magnety vzácných zemin, jako jsou magnety z neodymového železa a boru (NdFeB), aby bylo dosaženo nejlepšího možného výkonu.
V některých provedeních je permanentní magnet nehybný, zatímco se cívka pohybuje. V jiných provedeních zůstává cívka pevná, zatímco se magnet a připojená membrána pohybují. Konkrétní princip fungování závisí na konstrukci a zamýšleném použití reproduktoru nebo sluchátek. Někteří používají převislou kmitací cívku v pevné magnetické mezeře, někteří používají membránu s připojenou kmitací cívkou, která pohybuje magnetem, zatímco jiní používají konstrukci pohyblivé železné armatury. Všechny se však spoléhají na interakci magnetických polí, která vytvářejí síly potřebné pro tvorbu a věrnost zvuku.
Magnety na pevných discích a úložných zařízeních
Magnety hrají nedílnou roli ve fungování pevných disků a dalších úložných zařízení. Úložná zařízení, jako jsou pevné disky (HDD), SSD (Solid State Drive) a flash disky, všechny spoléhají na magnety pro ukládání a čtení digitálních dat.Pevné disky obsahují rotující magnetické plotny, které uchovávají data. Jak se plotny točí, magnetická čtecí/zapisovací hlava se pohybuje po povrchu, aby získala přístup k datům. Magnetická pole ploten a čtecích/zapisovacích hlav umožňují ukládání a vyhledávání dat. Přesněji řečeno, magnetické polarity povrchu talíře představují 1s a 0s - binární kód, ze kterého se skládají všechna digitální data. Změnou polarity lze data zapisovat na pevný disk. Čtení polarit umožňuje přístup k datům a jejich načítání.SSD a flash disky využívají magnetické úložiště ve formě tranzistorů s plovoucí bránou. Tyto tranzistory mají vrstvu polysilikonu, která drží elektrický náboj, který představuje data. Náboj je zachycen na místě vrstvou oxidu křemíku a nitridu křemíku. Ke změně nebo přístupu k datům se používají magnetická pole k tunelování elektronů přes tyto vrstvy. To umožňuje data přepisovat nebo číst podle potřeby.
Jak technologie úložiště pokročily, magnety umožnily větší hustotu úložiště, vyšší rychlosti čtení/zápisu a větší spolehlivost. Všechna paměťová zařízení jsou však stále omezena silou a stabilitou magnetických polí a také přesností, s jakou lze s těmito poli manipulovat. Pokračující vylepšování magnetického ukládání dat bude řídit další pokrok v oblasti výpočetní techniky, chytrých telefonů a mnoha dalších technologií, které se hluboce začlenily do každodenního života. Celkově hrají magnety instrumentální a často neohlášenou roli při umožnění moderního digitálního ukládání a přístupu k informacím.
Magnety při zobrazování magnetickou rezonancí (MRI)
Jak fungují magnety MRI
Magnety ve skenerech MRI jsou podchlazené elektromagnety, které generují silné, rovnoměrné magnetické pole kolem pacienta. Většina magnetů MRI využívá cívky supravodivého drátu, kterými protéká elektrický proud. Cívky jsou ponořeny do kapalného helia, aby se ochladily na téměř {{0}} stupňů, při této teplotě se stanou vysoce vodivými a generují intenzivní magnetické pole. Síla magnetického pole se měří v tesle – většina MRI skenerů pracuje s 1,5 až 3,0 tesla. Čím vyšší je hodnocení Tesla, tím detailnější mohou být obrázky.
Magnetické pole způsobí, že se protony v těle pacienta vyrovnají stejným směrem. Krátké pulsy radiofrekvenčních vln jsou pak směrovány na pacienta, aby se systematicky změnilo uspořádání protonů. Když jsou vysokofrekvenční pulsy vypnuty, protony se znovu vyrovnají s magnetickým polem a uvolňují elektromagnetické signály, které jsou měřeny skenerem MRI. Tyto signály se používají ke konstrukci digitálních snímků, které mohou odhalit drobné detaily o tkáních a strukturách uvnitř těla. Změnou načasování a intenzity radiofrekvenčních pulsů mohou skenery MRI skenovat různé „řezy“ těla a v různých orientacích a vytvořit tak komplexní 3D pohled.
Technologie MRI způsobila revoluci v lékařském zobrazování a diagnostice. Detailní snímky, které vytváří, umožňují lékařům identifikovat abnormality, diagnostikovat zdravotní stavy a sledovat progresi onemocnění. MRI skeny se často používají k vyšetření mozku, míchy, srdce a dalších měkkých tkání v těle.
Magnety v motorech a genratoři
Magnety jsou základní součástí elektromotorů a generátorů. Jejich schopnost produkovat magnetická pole, která interagují s elektrickými proudy a magnetickými materiály, jim umožňuje přeměňovat elektrickou energii na mechanickou energii a naopak.
Motory obsahují magnety, které při použití elektrického proudu roztáčí hřídel a pohánějí nesčetná zařízení a stroje. Jak magnetické pole generované magnety motoru interaguje s elektrickým proudem, vytváří sílu, která otáčí hřídelí. Síla a polarita magnetů, stejně jako množství elektrického proudu, určují rychlost a výkon motoru.
Generátory využívají opačný efekt, využívají mechanickou energii k roztočení magnetů v cívce drátu a výrobě elektřiny. Pohybující se magnetické pole indukuje v drátu elektrický proud. Čím rychleji se magnety točí, tím více elektrického proudu vzniká. Téměř veškerá komerčně vyráběná elektřina pochází z velkých generátorů obsahujících silné magnety a cívky.
V menším měřítku se magnety nacházejí v senzorech, spínačích a akčních členech v široké řadě zařízení. Jejich magnetická pole detekují a pohybují železné kovy s přesností a účinností. Například magnety ve spínačích otevírají a zapínají obvody, zatímco magnety ve snímačích detekují polohu a pohyb součástí. Magnetické aktuátory přímo pohybují a řídí mechanismy v zařízeních, jako jsou jednotky pevných disků, ventily a zámky.
Magnety v magnetických nástrojích
Magnety jsou nástrojovými součástmi mnoha nástrojů, které denně používáme. Jejich schopnost přitahovat a odpuzovat kovy umožňuje inovativní design a funkce, které nejsou možné s jinými materiály.
Nástroje pro magnetické snímání
● Už jste někdy upustili malý kovový předmět, jako je šroub, hřebík nebo klíč, do nepohodlného prostoru? Magnetické sběrací nástroje, jako jsou magnetické hůlky nebo tyčky, pomáhají získat tyto předměty. Na konci prodlužovací tyče je silný magnet, který dokáže uchopit a zvednout kovový předmět. Pro stísněné prostory, kam nedosáhnou prsty, jsou tyto snímací nástroje mimořádně užitečné.
Stud Finders
● Zavěšení těžkých dekorací nebo instalace polic často vyžaduje umístění nástěnných sloupků. Hledači hřebíků používají magnety ke snímání přítomnosti hřebíků nebo šroubů v trnech za zdí. Když posouváte vyhledávač kolíků po stěně, jeho magnety detekují magnetické pole kovových spojovacích prvků, což značí, že tam kolík je. Vyhledávače čepů přesně určí střed a okraje čepu, aby zajistily, že nástavce nainstalujete bezpečně.
Magnetické náramky
● Pro ty, kdo provádějí mechanické práce nebo stavby, může být upouštění hřebíků, šroubů, matic nebo podložek nepříjemné. Magnetické náramky poskytují jednoduché řešení. Náramek obsahuje magnety, které udrží kovové předměty připevněné, dokud nejsou potřeba. Jednoduše vložte předmět na náramek a přilepí se na místo. Až budete připraveni k použití, sejměte jej z náramku. Už žádné honící se části, které padají nebo se odvalují.
Magnetické úrovně
● Vodováhy s magnetickými proužky umožňují jejich dočasné připevnění ke kovovým povrchům. Magnety udržují úroveň na místě, takže máte obě ruce volné pro instalaci polic, uměleckých děl nebo jiných předmětů, které vyžadují přesnost. Po vyrovnání jednoduše zvednete vodováhu z povrchu a odstraníte ji a nezanechá žádné poškození ani zbytky. Pro úkoly, kde by byla užitečná další sada rukou, jsou pohodlné řešení magnetické vodováhy.
Magnety v magnetické levitaci a Maglev Trains
Jak fungují vlaky Maglev
Vlaky Maglev využívají supravodivé magnety k levitaci vlaku nad tratí. Když se vlak pohybuje, magnetická pole jej ženou vpřed vysokou rychlostí. Nedostatek tření znamená, že vlaky maglev mohou dosáhnout rychlosti až 375 mil za hodinu.
Magnetická levitace
● Výkonné supravodivé elektromagnety instalované na spodní straně vlaku jej zvedají a levitují asi palec nad vodicí dráhou. Magnetická pole odpuzují vlak od vedení, což způsobuje levitaci v důsledku Meissnerova jevu. Vlak je bočně stabilizován ve stěnách vodicí dráhy.
Lineární pohon
● Po levitaci se vlak pohybuje vpřed prostřednictvím lineárního motoru. Motor využívá měnící se magnetická pole k pohonu vlaku podél vodicí dráhy. Jak se magnetická pole střídají v polaritě, tlačí a táhnou vlak vpřed plynulým klouzavým pohybem. Lineární motor nevyžaduje žádné pohyblivé části a vytváří pohon prostřednictvím elektromagnetických sil.
Výhody technologie Maglev
Některé výhody technologie maglev zahrnují:
● Šetrné k životnímu prostředí- Žádné emise, malé znečištění hlukem.
● Vysoké rychlosti- Může dosáhnout rychlosti přes 300 mil za hodinu kvůli nedostatku tření.
● Nízká údržba -Žádné pohyblivé části znamenají menší potřebu oprav nebo servisu.
● Hladká jízda- Cestující zažijí hladkou jízdu bez vibrací díky magnetické levitaci a pohonu.
● Snížené náklady- Nižší náklady na infrastrukturu a provoz ve srovnání s vysokorychlostní železnicí.
Magnety v procesech magnetické separace
Magnety hrají důležitou roli v procesech magnetické separace, které se používají pro třídění a čištění materiálů. Když se materiály pohybují kolem magnetu, magnetické složky jsou přitahovány k magnetu, zatímco nemagnetické materiály pokračují bez vlivu.
Magnetická separace kovů
● Kovy, které obsahují železo, nikl a kobalt, jsou magnetické, zatímco většina ostatních kovů je nemagnetická. Když směs magnetických a nemagnetických kovů prochází magnetickým separátorem, magnetické kovy ulpívají na magnetu a zanechávají nemagnetické kovy. Recyklační centra používají tuto metodu k třídění železných kovů, jako je železo a ocel, od neželezných kovů, jako je hliník.
Čištění minerálů a sloučenin
● Magnetická separace je také užitečná pro extrakci cenných minerálů z rud a sloučenin. Některé minerály, jako je hematit (oxid železa), jsou magnetické, zatímco většina minerálů je nemagnetických. Když drcená ruda prochází magnetickým separátorem, hematit se přilepí na magnet a oddělí se od nemagnetických minerálů. To umožňuje shromažďování hematitu pro další zpracování na železo a ocel. Podobné procesy oddělují další magnetické minerály, jako je magnetit.
Odstraňování kovových nečistot
● Dalším klíčovým využitím magnetické separace je odstranění kovových nečistot z různých materiálů. Plast, dřevo, obilí a další materiály v nich mohou během zpracování a manipulace uváznout malé kousky železa nebo oceli. Přejetím těchto materiálů přes magnetický buben nebo desku se tyto nečistoty vytáhnou a materiály zůstanou čisté a vhodné pro zamýšlené použití.
Aplikace magnetů ve stavebnictví
Magnety mají mnoho užitečných aplikací ve stavebnictví. Jejich schopnost zvedat a přemisťovat těžké předměty bez přímého kontaktu je činí ideálními pro manipulaci s ocelovými nosníky, nosníky a jinými kovovými stavebními materiály.
Systém bednění s magnetem bednění Prefabrikované betonové magnety
Také známé jako bednicí magnety,Prefabrikované betonové magnetyjsou praktickým a high-tech způsobem, jak zajistit bednění k licímu loži. Protože neodymové magnety vzácných zemin mají silnější tažnou sílu než jiné magnetické prvky, používají se při jejich konstrukci. Magnetická složka magnetů závěrky je potažena ocelí pro distribuci magnetického toku a zvýšení kontaktní plochy.
Pouzdra, která jsou obklopena neodymovým magnetem, je mohou chránit před poškozením a ocel lze použít k upevnění pouzdra k magnetu.
Zkosené magnety
Vytvořte 45-stupňovou zkosenou hranu, známou jako azkosení, podél okrajů prefabrikovaných betonových panelů. Jsou umístěny podél okrajů bednění před nalitím betonu. Jakmile beton ztvrdne, zkosené magnety se odstraní a zanechají za sebou charakteristickou šikmou hranu. Zkosené magnety vytvářejí esteticky příjemnější spoj panelů než jednoduchý tupý spoj. Stojí o něco více, ale mnoho dodavatelů zjistí, že se investice vyplatí.
Beton Zkosení Pro Prefabrikát
Jedním z nejpraktičtějších a nejoblíbenějších doplňků v sektoru betonových prefabrikátů jsou magnetické fazetky. V současné době poskytujeme ocelové magnetické zkosovací pásy, pryžové magnetické zkosovací pásy, polyuretanové zkosovací pásy a PVC zkosovací pásy mezi jinými druhy zkosovacích pásků. Pro rychlou a přesnou výrobu úkosů, zkosených hran, odkapávacích forem, falešných švů, zářezů a obkladů na rozích a čelech betonových stěnových panelů, stejně jako na rohu různých šablon, se magnetické zkosení často používají k zajištění ocelových bednění a oceli. pracovní stoly. Zabraňte vytečení betonu z otvoru mezi bočním bedněním a betonovou prefabrikovanou plošinou.
Zvedání a přemisťování kovových materiálů
● Výkonné jeřábové magnety se používají na stavbách ke zvedání ocelových nosníků, trubek a plechů. Magnety bezpečně uchopí kovové předměty, takže je lze přepravovat po místě a umístit na místo pro montáž. K tomuto účelu se používají permanentní magnety a také elektromagnety. Elektromagnety nabízejí tu výhodu, že jsou schopny zapínat a vypínat magnetické pole a v případě potřeby uvolňovat předměty.
Dělení kovů
● Magnety se také používají k oddělení kovových předmětů od odpadu a recyklace. Jak dopravníkové pásy pohybují smíšeným odpadem kolem silných magnetů, feromagnetické kovy, jako je ocel, železo a nikl, jsou vytahovány z proudu a separovány pro recyklaci. Neželezné kovy jako hliník a měď jsou ponechány, aby pokračovaly dolů po pásu pro další třídění. Oddělení kovů tímto způsobem umožňuje efektivnější recyklaci.
Inspekce
● Některá staveniště používají magnetickou kontrolu ke kontrole vad nebo nedokonalostí ocelových konstrukcí, jako jsou nosníky. Magnetický tok emitovaný magnety interaguje s ocelí a jakékoli změny v magnetickém poli mohou naznačovat problémy, jako jsou praskliny, dutiny nebo jiné vady v kovu. Inspekce magnetických částic je jednou z metod využívajících jemné feromagnetické částice, které se shromažďují kolem defektů v přítomnosti magnetického pole. Jakékoli oblasti, kde se částice shlukují, indikují problémy, které je třeba řešit.
Zajišťovací konstrukce
● Permanentní magnety jsou někdy zapuštěny do betonových základů a nosníků, aby zajistily ocelové konstrukce na místě. Magnetická síla mezi magnety a ocelovou konstrukcí vytváří silné spojení, které pomáhá stabilizovat a ukotvit konstrukci. Tato aplikace se často používá, když svařování oceli přímo na beton není možné. Magnety poskytují jednoduchý způsob, jak pevně připevnit oba materiály bez použití chemikálií.
Časté dotazy k aplikacím magnetů v každodenním životě
Magnety se používají v mnoha běžných spotřebičích a technologiích, se kterými se pravděpodobně setkáváte každý den. Níže jsou uvedeny některé z nejčastěji kladených otázek o tom, jak se magnety používají v každodenním životě.
Jak se magnety používají v chladničkách a mrazničkách?
● Magnety jsou klíčovou součástí chladniček a mrazniček. Dvířka těchto spotřebičů obsahují magnetické těsnění a těsnění, které při zavření dvířek vytváří vzduchotěsné těsnění. Magnety zabudované v rámech dveří přitahují kov v těsnění a těsnění a drží dveře bezpečně zavřené. To umožňuje účinnou regulaci teploty a zabraňuje úniku studeného vzduchu.
Jak fungují magnety v motorech a generátorech?
● Mnoho motorů a generátorů závisí na fungování magnetů. Magnety poskytují magnetická pole potřebná k roztočení rotorů motoru a generování elektrického proudu. Když se magnety točí kolem vodivých cívek, indukují magnetickou sílu, která tlačí a přitahuje elektrony v kovu a vytváří elektrický proud. Proto jsou magnety nezbytné pro výrobu energie v generátorech a umožňují provoz motorizovaných zařízení.
Jak se magnety využívají v lékařských technologiích?
● Magnety mají důležité aplikace v lékařské oblasti. Přístroje pro zobrazování pomocí magnetické rezonance (MRI) používají silné magnety ke skenování těla a generování detailních snímků vnitřních orgánů a tkání. Magnetoencefalografické (MEG) skenery používají magnetometry k mapování mozkové aktivity detekcí nepatrných magnetických polí produkovaných elektrickou aktivitou v mozku. Magnetoterapie nebo terapie magnetickým polem používá magnetická pole k údajně léčbě bolesti a zlepšení zdraví, ačkoli existují omezené důkazy na podporu mnoha zdravotních tvrzení.
Jak fungují magnety v televizorech, počítačových monitorech a elektronických zařízeních?
● Mnoho technologií, jako jsou televize, počítačové monitory, pevné disky a reproduktory, obsahuje magnety. V televizorech a monitorech se magnety používají k vedení elektronových paprsků, které rozsvěcují pixely na obrazovce a vytvářejí obrazy. Pevné disky mají magnety, které generují magnetická pole pro čtení a zápis dat na disk. Reproduktory obsahují magnety, které spolupracují s elektrickými cívkami a převádějí elektronické signály na mechanickou energii, která vytváří zvukové vlny. Magnety jsou skutečně nezbytné pro napájení mnoha elektronických zařízení, na kterých jsme každý den závislí.
FAQ
Mohou magnety hrát roli při změkčování vody?
● Ano, magnety se někdy používají vsystémy na změkčování vody pro domácnostprotože mohou pomoci snížit hromadění iontů vápníku a hořčíku v potrubí a spotřebičích. Zatímco o účinnosti magnetického změkčování vody se stále diskutuje, tato technologie si získala určitou pozornost pro svůj potenciál snižovat tvorbu vodního kamene, zejména v obytných vodních systémech. Minimalizací minerálních usazenin mohou magnetické změkčovače vody pomoci udržet účinnost instalatérství a prodloužit životnost spotřebičů využívajících vodu.