Magnetvälja kasutamisest tehnikas oleme rääkinud juba mitme näite põhjal: elektrimõõteriistad, kompass, elektrimootor ja elektrigeneraator. Kuid seda saab veel mujalgi rakendada ja pealegi esineb magnetväli ka looduses.
Maa kui püsimagnet
Maa on samuti üks suur püsimagnet[joonealune: rauast keha, millel magnetomadused säilivad pikka aega], millel on kaks poolust. On teada, et magnetite erinimelised poolused tõmbuvad. Kuna kompassinõela põhjapoolus näitab Maa geograafilise põhjapooluse poole, asub seal järelikult magnetiline lõunapoolus. Maa geograafilisel lõunapoolusel asub seega magnetiline põhjapoolus, kuna sinnapoole näitab kompassinõela lõunapoolus. Samal poolkeral oleva geograafilise ja magnetilise pooluse asukohad ei kattu, need on teineteisest umbes 2000 km kaugusel.
Maa magnetvälja tekkepõhjus pole praeguseks veel lõplikult selge. Arvatakse, et Maa tuumas olevate vedelate metallide voolamine on magnetvälja tekkimise peamine põhjus. Kui nende metallide liikumistee muutub, nihkuvad ka Maa magnetpoolused. Aja jooksul on magnetpoolused oma asukohta vahetanud, aga seda juhtub harva, mitme miljoni aasta järel.
Maakera ümbritsevat magnetvälja kasutatakse kompassiga ilmakaarte määramiseks. Kompass[mõiste: kompass – vahend Maa magnetvälja abil ilmakaarte määramiseks] koosneb ilmakaartega tähistatud ringskaalast, mille kohal on vertikaalsel teravikul magnetnõel. Maa magnetvälja mõjul näitab kompassi magnetnõela üks ots Maa ühe ja teine ots teise magnetpooluse poole ehk tekib magnetilisi poolusi ühendav mõtteline joon. Samasugune mõtteline joon ühendab ka Maa geograafilisi poolusi. Need jooned aga ei kattu ja nendevahelist nurka nimetatakse deklinatsiooniks[mõiste: deklinatsioon – nurk Maa geograafilisi ja magnetilisi poolusi ühendavate mõtteliste sirgete vahel]. Selle suurus on Maa eri piirkondades pisut erinev, kuid jääb tavaliselt alla 10°. Kompassi järgi on merereisidel õiget liikumissuunda määratud juba ammu, näiteks Euroopas võeti kompass kasutusele 12. sajandi lõpus, st enne magnetism avastamist.
Mõtle!
- Magnetnõela põhjapoolus on suunatud põhjanaba poole. Kuid tõmbuvad ju erinimelised magnetpoolused. Kuidas seda seletada?
Lisalugemine. Päikesetuul ja virmalised
Magnetväli on üks tegur, mis on võimaldanud elu tekkimise ja arenemise Maal. Elu Maal ohustab näiteks Päikeselt tulev kiirgus ehk päikesetuul[sõnaseletus: päikesetuul – Päikeselt maailmaruumi liikuv laetud osakeste voog], mis koosneb peamiselt suure kiirusega (u ) liikuvatest elektronidest, prootonitest[joonealune: aatomituumas paiknev aineosake] ja alfaosakestest (nendega tutvud lähemalt peatükis 9.5). Kuid Maa magnetväli kõverdab laetud osakeste liikumisteed ega lase päikesetuulel Maale jõuda.
Kui Päike on väga aktiivne, st päikesetuul on tugev, kiirgab Päike väga palju osakesi, millest mingi osa jõuab siiski Maa atmosfääri (peamiselt pooluste lähedal). Need osakesed ergastavad[sõnaseletus: ergastama – suurema energiaga olekusse viima] õhus olevaid aatomeid, mis hakkavad selle toimel valgust kiirgama. Tekkivat kiirgust nimetatakse virmalisteks.[sõnaseletus: virmalised – optiline nähtus, mille käigus päikesetuul ergastab Maa atmosfääris olevaid aatomeid, mis hakkavad selle toimel valgust kiirgama]
Maa magnetvälja toimet saame jälgida ka oma kodus. Näiteks magneedib Maa magnetväli selles pikka aega ühes asendis olnud raud-, teras- või malmesemeid, nagu näiteks radiaator või metalluks. Magneetumist saab kontrollida kompassiga.
Mõtle!
- Millise muutuse tekitab Maa magnetväli selles pikka aega ühes asendis olnud raudesemete siseehituses?
- Miks ekvaatoril virmalisi ei esine?
Tehnilised rakendused
Rauast või mõnest muust ferromagneetikust raskete esemete tõstmiseks kasutatakse magnetkraanat[mõiste: magnetkraana – kraana, mida kasutatakse rauast või mõnest muust ferromagneetikust raskete esemete tõstmiseks]. Sellise kraana konksuks on elektromagnet[joonealune: magnet, mis tekitatakse elektrivoolu abil. Pooli sisse on pandud raudsüdamik, mis tugevdab pooli magnetvälja], mis tõmbab voolu sisselülitamisel raudesemed enda külge. Eseme vabastamiseks tuleb vool elektromagnetist välja lülitada. Selline kraana sobib ka igasuguste metallijääkide sorteerimiseks, sest magnetkraana eraldab metallide virnast ainult ferromagnetilised[joonealune: metall, mis koosneb domeenidest; kui see metall asetseb magnetväljas, paigutuvad domeenide magnetväljad kõik ühes suunas ja keha magneetub] metallid (raud, teras, malm, nikkel), teised metallid jäävad paigale.
Mikrofon[mõiste: mikrofon – seade, mis muudab helilained muutuvaks elektrivooluks] on seade, mis muudab helilained muutuvaks elektrivooluks, mida saab juhtmete või õhu kaudu edasi saata ja valjuhääldiga uuesti kuuldavaks heliks muuta. Mikrofonitüüpe on palju, meie vaatleme ühe varasema tüübi tööpõhimõtet.
Mikrofoni põhiosa on elastne membraan[joonealune: õhuke painduv plaadike], millega on jäigalt ühendatud peenikesest traadist kerge pool, mille ümber asetseb püsimagnet. Kui membraan hakkab helilainete toimel võnkuma, siis hakkab võnkuma ka selle küljes olev pool. See tähendab, et pooli traat liigub püsimagneti magnetvälja suhtes ja poolis tekib elektrivool, mis võngub sama sagedusega[sõnaseletus: sagedus – ajaühikus sooritatud võngete arv] nagu membraan. Tekkinud elektriline signaal suunatakse juhtme kaudu valjuhääldisse, helisalvestusseadmesse või raadiosaatjasse.
Valjuhääldi[mõiste: valjuhääldi – seade, mis muudab mikrofoni poolt tekitatud elektrilise signaali kuuldavaks heliks] on seade, mis muudab mikrofoni poolt tekitatud elektrilise signaali uuesti kuuldavaks heliks. Valjuhääldi põhiosaks on samuti membraan, mis on jäigalt ühendatud püsimagneti sees oleva pooliga. Mikrofonist tulev muutuva sagedusega elektrivool läbib pooli ja see hakkab magnetväljas võnkuma, sest vooluga juhtmele mõjub magnetväljas alati jõud. Kuna pooliga on seotud membraan, hakkab ka see võnkuma, mis omakorda paneb võnkuma tema ümber oleva õhu ja tekibki heli.
Magnetlevitatsioon
Magnetlevitatsioon[sõnaseletus: magnetlevitatsioon – nähtus, kus kahe magneti samanimeliste pooluste vahel mõjuv tõukejõud ületab keha kaalu, mistõttu hakkab keha hõljuma] on nähtus, kus kahe magneti samanimeliste pooluste vahel mõjuv tõukejõud ületab keha kaalu, mistõttu hakkab keha hõljuma. Nii saab hõõrdejõudu vähendada. On ehitatud ronge, mis on varustatud elektromagnetitega, mis kergitavad veduri ja vagunid raudteerööbastelt pisut üles ja nii saab arendada suuremat kiirust, sest hõõrdejõud on väiksem. Jaapanis ehitatud magnetlevitatsiooni tehnoloogial põhinev rong saavutas 2015. aastal kiiruse .
Magneti samanimelised poolused . Kui see jõud on kui keha kaal, hakkab keha hõljuma. Seda nähtust nimetatakse . Kui keha hõljub, on hõõrdejõud tavapärasest palju , mistõttu saab keha suurendada.
Mõtle!
- Kus saaks veel magnetlevitatsiooni kasutada?
Jätan meelde
- Magnetiline lõunapoolus asub geograafilise põhjapooluse lähedal ja magnetiline põhjapoolus asub geograafilise lõunapooluse lähedal.
- Kompass on seade ilmakaarte määramiseks; see koosneb ilmakaartega tähistatud ringskaalast, mille kohal on vertikaalsel teravikul magnetnõel.
- Magnetkraana on seade, mida kasutatakse rauast või mõnest muust ferromagneetikust raskete esemete tõstmiseks elektromagneti abil.
- Mikrofon on seade, mis muudab helilained muutuvaks elektrivooluks, mida saab juhtmete või õhu kaudu edasi saata.
- Valjuhääldi on seade, mis muudab mikrofoni tekitatud elektrivoolu uuesti kuuldavaks heliks.
