Magnety a magnetismus: jak fungují, druhy (permanentní, elektromagnety)

Magnet je těleso (často kov nebo slitina), které vytváří kolem sebe magnetické pole. Magnety mají dva póly — severní (N) a jižní (S). Póly stejného jména se odpuzují, póly opačného jména se přitahují. Tento jev se souhrnně nazývá magnetismus. Pokud se magnet přiblíží ke speciálnímu druhu materiálů nebo k jinému magnetu, může je přitáhnout nebo odpuzovat; některé materiály lze navíc magnetizovat opakovaným třením nebo působením silného pole.

Měkké vs. tvrdé magnetické materiály
V elektromagnetech se často používají tzv. měkké magnety (materiály s nízkou koercivitou). Jádro z měkkého magnetického materiálu silně zesiluje magnetické pole vodiče, kterým protéká elektrický proud — díky tomu je výsledné pole mnohem silnější než pole samotného vodiče. Zesílení může být značné (často o stovky nebo tisícekrát), a proto se měkké magnety běžně používají v cívkách, transformátorech a elektromotorech. Naopak tvrdé magnetické materiály mají vysokou koercivitu a udržují své zmagnetování — to jsou permanentní magnety.

Permanentní magnety mají v sobě projev feromagnetismu (feromagnetismus) a udržují značné zmagnetování bez přívodu proudu. Některé magnety se vyskytují i v přírodě (např. magnetit), většina se však dnes vyrábí uměle. Magnetické vlastnosti permanentních magnetů závisí na materiálu; každé magnetické materiál má svou tzv. Curieho teplotu, při které ztrácí feromagnetické chování — u čistého železa je tato teplota přibližně 770 °C, u jiných slitin může být jiná. Permanentními magnety jsou např. Neodymové magnety, Alnico a keramické (feritové) magnety.

Jak se magnety magnetizují a demagnetizují
Materiály lze magnetizovat vložením do silného magnetického pole nebo silným impulzem proudu; jednoduchou domácí metodou je tření látky o již existující magnet (přenesení uspořádání magnetických domén). Demagnetizace lze provést zahřátím nad Curieho teplotu, nárazem/klepáním, nebo vystavením střídavému magnetickému poli.

Které materiály magnet přitahuje
Magnety působí především na materiály obsahující železo, kobalt a nikl nebo jejich slitiny. Kovy obsahující železo jsou obzvlášť dobře přitahovány — příkladem je ocel. Naopak kovy jako mosaz, měď, zinek a hliník nejsou trvale přitahovány (nemají feromagnetické vlastnosti). Nemagnetické materiály, jako je dřevo nebo sklo, magnety nepřitahují. Poznámka: pohybující se magnet nebo měnící se pole může v těchto nemagnetických, ale elektricky vodivých materiálech (např. měď, hliník) vyvolat vířivé proudy a způsobit krátkodobé odpuzování (eddy proudy), i když materiál sám o sobě není feromagnetický.

Hlavní druhy permanentních magnetů
- Neodymové: velmi silné moderní magnety (slitiny NdFeB), používané tam, kde je potřeba velké magnetické pole v malém objemu.
- Alnico: slitiny hliníku, niklu, kobaltu (a dalších prvků), odolné vůči vysokým teplotám a často používané v čidlech nebo v měřících přístrojích.
- Feritové (keramické) magnety: levné, křehké, dobře odolávají korozi a běžně se používají v reproduktorech, spínacích prvcích apod.

Použití magnetů
Magnety najdeme v motorech a generátorech, reproduktorech a sluchátkách, pevných discích a jiných záznamových médiích, v zámcích a držácích, v magnetických separátorech, v lékařských přístrojích (MRI — ve speciálních supravodivých magnetech) a mnoha dalších aplikacích. Elektromagnety se navíc používají tam, kde je potřeba zapínat a vypínat magnetické pole nebo dosáhnout velmi silného pole řízeného proudem.

Bezpečnost a praktické rady
Silné magnety mohou poškodit elektroniku (pevné disky, kreditní karty), představují riziko pro osoby se srdečními stimulátory (pacemakery) a při manipulaci menších, ale silných kusů hrozí riziko přiskřípnutí prstů. Při práci s magnety dodržujte základní bezpečnostní opatření: chraňte oči, uložte magnety tak, aby neohrožovaly elektroniku, a při magnetování či demagnetování používejte vhodné nástroje a prostředí.

Krátké shrnutí
Magnetismus je základní fyzikální jev projevující se vznikem magnetického pole. Některé materiály (železo, kobalt, nikl a jejich slitiny) na magnety reagují, jiné ne. Rozlišujeme měkké magnety (používané v elektromagnetech) a tvrdé/permanentní magnety (jako neodymové nebo Alnico). Magnety mají široké použití v průmyslu i domácnostech a jejich chování závisí na materiálu, teplotě a vnějším poli.