Permanentní magnety

Častým problémem je nedostatek vhodných magnetů s dostatečně silným polem pro provádění pokusů. Přitom spousta přístrojů obsahujících magnety končí ve šrotu nebo na skládkách. Kde hledat magnety?

1. Ledničkové magnety.

Každá lednička nebo mrazicí box má dveře zajišťované dlouhými magnety uloženými po obvodu dvířek v trubičkovém těsnění. Velmi snadno je můžeme vyjmout. Nejsou nijak připevněny. Narazíme-li na vyřazenou ledničku, stačí nožem naříznout trubičku těsnění v rohu dvířek a magnet vytáhnout. Magnet připomíná pásek tvrdé gumy. Magnetovaný je tak, že póly jsou podél dlouhých hran u jedné širší plochy pásku. K železné podložce se přitahuje jen z jedné strany. Magnetické pole má slabší než klasické feritové magnety. Dá se ale snadno řezat a krájet. Poměrně lehce ho můžeme přemagnetovat velmi silným permanentním magnetem nebo elektromagnetem. Jednotlivé pásky si můžeme magnetovat voleným způsobem a jejich složením získáme velký magnet s požadovaným tvarem pole. Tyto magnety jsou vhodné především k připevňování papírů nebo drobných předmětů na magnetickou tabuli.

2. Nástěnkové magnety.

Jde o magnety z tvrdého feritu. Vynikající a levné. Vyrábějí se jako válcové, čtvercové i obdélníkové. Pozor na magnety vybavené z jedné strany umělohmotným krytem. Jde obvykle o jednostranné magnety. Mají více pólů na jedné straně. Touto stranou se pak přitahují k feromagnetickému materiálu velkou silou, druhou prakticky vůbec ne. Lze je používat jako problémové „podivné“ magnety.

Vynikající jsou válcové magnety s otvorem uprostřed. Můžeme je nechat žáky navléknout např. na měděný drát, tak aby se vzájemně odpuzovaly. Pozorujeme pak celý sloupec a diskutujeme vzájemné silové působení jednotlivých magnetů. Při svislé poloze sloupce můžeme ze vzdálenosti mezi jednotlivými magnety odhadnout, jak závisí síla působící mezi magnety na vzdálenosti. Samozřejmě za předpokladu vzájemného působení pouze nejbližších magnetů.

Stejné typy jako jsou nástěnkové magnety najdeme v nejrozličnějších magnetických hračkách, figurkách, atp. Zvlášť dobré magnety jsou v kuchyňských chňapkách.

3. Reproduktorové magnety.

Vynikajícím bohatým zdrojem magnetů jsou reproduktory z vyřazených televizí, rádií a reproduktorových soustav. Podstatou běžného reproduktoru je lehká tuhá obvykle papírová membrána, pevně spojená s cívkou ve stacionárním magnetickém poli. Každý dnes používaný reproduktor je vybaven permanentním magnetem. Podle stáří, typu a výrobce reproduktoru se můžeme setkat v podstatě s pěti typy.

a) Reproduktory bez magnetů. Používané před 50 lety a více. Magnetické pole je zde vytvářeno cívkou, která v rádiu funguje zároveň jako tlumivka v usměrňovači střídavého proudu. Cívka má řádově 10⁴ závitů měděného smaltovaného drátu o průměru cca 0,1 mm. Jádro je robustní válec z magneticky měkkého železa.

b) Reproduktory s permanentním magnetem z magneticky tvrdé slitiny ve tvaru dutého válce. Válec má poměrně velké rozměry, průměr odpovídá přibližně výšce a to asi 5 až 10 cm. Slitina má nízkou hodnotu sycení a je jako magnet nepříliš dobrá. I tvar je pro většinu pokusů nevhodný. V ose válce je plný válec z magneticky měkkého železa (obr. 3, typ 1).

c) Reproduktory s permanentním magnetem z magneticky tvrdé slitiny ve tvaru plného válečku ležícího v ose reproduktoru s magnetickými póly v podstavách. Jeden konec, zasahující do nitra cívky, je překryt vrstvou měkkého železa pro lepší vyvedení magnetických indukčních čar směrem k závitům cívky. Magnetické sycení i koercitivní síla jsou na dobré úrovni a lze je využít při všech typech experimentů (obr. 3, typ 2 a obr. 4, typ 2).

d) Reproduktory s permanentním feritovým magnetem ve tvaru nízkého širokého dutého válce. Magnetické indukční čáry vystupují a vstupují podstavami. V reproduktoru jsou podstavy překryty silnou vrstvou železa pro dobré odvedení magnetického pole k cívce, která kmitá v dutině. Vnitřek dutiny vyplňuje opět válec z měkkého železa (obr. 3, typ 3 a obr. 4 typ 1). Feritové magnety z výkonového basového reproduktoru jsou schopny svým polem znatelně vychýlit magnetku kompasu i na vzdálenost okolo 1 m.

e) Špičkové moderní výškové reproduktory nebo sluchátka, vybavená neodymovými magnety.

Celkově lze řící, že čím modernější materiály, tím větší je jejich magnetické sycení, čím větší je magnet, tím větší má celkový magnetický indukční tok.

4. Magnety z motorů

a) Magnety ze stejnosměrných motorků. V motorech na stejnosměrný proud jsou různě tvarované tvrdé ferity. Mají velmi dobré magnetické vlastnosti, ale obvykle nevhodný tvar. Magnety v nich tvoří stator ve tvaru dutého válce. Orientace magnetického pole je kolmá na osu statoru.

b) Magnety z motorků disketových mechanik. Diskety ve čtecích jednotkách PC jsou roztáčeny motory, jejichž rotorem je mnohapólový magnet. Ve starších typech má tvar tenké kruhové desky, v jejíž ploše je střídavě 8 pólů. Vynikající magnet na řadu pokusů. V novějších je magnet rotoru redukován na tenký kroužek na obvodu. Pro práci s magnety nepoužitelný.

c) Magnety z CD-ROM. V CD mechanikách jsou tři motorky a posuvný systém čočky laseru obsahující maličké silné magnety obvykle ve tvaru kvádru s hranami 1 - 5 mm.

d) Magnety z krokových motorů. Krokový motor má rotor tvořený mnohapólovým magnetem ve tvaru dutého válce s póly na obvodu. Pro práci ve třídě vhodný po přemagnetování. Stejnou orientaci mají magnety z rotoru dynama z jízdního kola.

5. Magnety z pevných disků

Z vyřazeného pevného disku PC lze získat ty nejsilnější magnety, které se v současné době běžně vyrábí. Budu je nazývat HDD magnety. Po demontáži krytu HDD, ke kterému je zapotřebí speciálních šroubováků se zakončením Torch velikost 8 je vidět rotor s plotnami a čtecí raménko. Raménko je zakončeno kruhovou cívkou, která se pohybuje v magnetickém poli extrémně silných magnetů vytvořených ze slitiny kovů s prvky vzácných zemin. Podle typu disku jich je zde od jednoho do čtyř. Mají většinou tvar části ploché výseče mezikruží síly 1,5 - 3 mm. Jeden nebo dva opačné póly v jedné podstavě o ploše od jednoho do osmi centimetrů čtverečních. Okolo nich je magnetický uzavřený obvod z masivních plechů magneticky měkkého materiálu.

Magnety jsou velmi křehké, povrchově upravené vrstvičkou hladkého lesklého kovu. K podložce jsou přilepeny. Je velmi obtížné je sejmout bez poškození. Používám dva způsoby. Opatrně se snažím odloupnout magnet ohnutím podložky, ke které je přilepen. Lze také se pokusit o oddělení magnetu ostrým nožem. Nůž přiložíme šikmo ostřím k podložce a snažíme se ho lehkým poťukáváním kladívkem vrazit jako klín mezi magnet a podložku. Někdy se odtrhne ochranná vrstvička kovu. V některých případech se oddělení nepodaří a magnet se rozdrtí.

Získané HDD magnety mají vynikající magnetické vlastnosti. Magnetická indukce na povrchu přes 0,5 T. To je přibližně o řád více než u feritových magnetů. Vzájemnou kombinací těchto magnetů lze dosáhnout v malém objemu magnetické indukce okolo 1 T. Jsou ale velmi křehké a již při vzájemném scvaknutí nebo při přitáhnutí k feromagnetické podložce se mohou rozlomit. Také jejich tepelná odolnost je velmi nízká. Po zahřátí své magnetické vlastnosti výrazně mění. Odmagnetují se a nelze je zpět zmagnetovat na původní hodnoty .

Uložení HDD magnetů je třeba věnovat zvýšenou pozornost. Jsou křehké a mají velmi silné magnetické pole, kterým mohou způsobit nežádoucí nevratné změny na okolních věcech. Nejlépe je uložíme na silnou lepenku podloženou železným plechem. Vrstva lepenky umožňuje manipulovat s magnety, které přitahuje plech pod ní. Magnety s deskou dáme do nízké krabice a překryjeme molitanem a víkem s vloženým železným plechem. Tak jsou magnety dobře uloženy a odstíněny.