Odkedy ľudia poznajú magnet?
Názov magnet pochádza z názvu zemepisnej oblasti Magnézia, ktorá leží na území Turecka. Už starí Gréci vedeli, že sa tam nachádzajú ložiská magnetitu, minerálu, ktorý jediný na svete mal schopnosť priťahovať drobné železné predmety, napríklad ihly. Magnetit je tmavý a pekne sa leskne, takže sa z neho vyrábajú aj šperky. Aj keď dnešný názov magnetizmu pochádza od starogréckych učencov, ľudia poznali vlastnosti magnetitu oveľa skôr. Najstaršie písomné záznamy o priťahovaní ihiel magnetitom a o kompase pochádzajú zo starovekej Číny. Najstarší kompas pozostával pravdepodobne zo zmagnetizovanej ihly opatrne položenej na hladine vody. Taký kompas si ľahko môžete pripraviť aj doma. Nezabudnite však ihlu najprv priložiť k magnetu, aby sa zmagnetizovala.
Videozáznam z prednášky
Autor: T-Com – www.detskauniverzita.sk
Bez kompasu sa námorníci neodvážili ďaleko na oceán. Keď sa Krištof Kolumbus v roku 1492 vydal na cestu do Indie smerom na západ cez Atlantický oceán, bola to veľmi riskantná plavba. O tom, že zem je guľatá, vedelo veľa učencov. Neboli však presné informácie o tom, aká je veľká. Keď si kapitáni lodí v Sargasovom mori všimli, že za jasných nocí neukazujú kompasy presne k Polárke, ale niekedy viac na západ a niekedy na východ, pochytila ich panika a námorníci sa chceli vrátiť. O slnečných erupciách a ich vplyve na magnetické pole zeme vtedy samozrejme ani netušili.
Novodobé znalosti o magnetoch a kompase sa datujú do roku 1600, keď Wiliam Gilbert v knihe Magnety, magnetické telesá a obrovský magnet zeme vysvetlil správne princíp funkcie kompasu ako priťahovanie opačných pólov dvoch magnetov. Pochopil, že ak severný pól magnetu ukazuje stále na sever, musí sa v zemi nachádzať obrovský magnet, ktorého južný pól sa nachádza na severe. Aj keď je vysvetlenie jednoduché, dodnes dokáže ľudí popliesť. Všetci vieme, kde sa nachádza severný zemepisný pól. V jeho blízkosti (na území Kanady) nájdete na glóbuse značku „severný magnetický pól“. Keďže sa k nemu natáča severný pól magnetu kompasu, v oblasti severného magnetického pólu musí byť južný magnetický pól magnetu zeme. Takže na severnom magnetickom póle je vlastne južný magnetický pól, nie?
Elektromagnet, elektromotor a výroba elektriny
Skutočné poznanie podstaty magnetov však prinieslo až 19. storočie najmä vďaka objavu Hansa Christiana Oersteda, že elektrický prúd, ktorý preteká vodičmi vytvára magnetické pole, a objavu Michaela Faradaya, že otáčaním cievky v magnetickom poli možno vyrobiť elektrickú energiu. Od tohto obdobia magnetizmus dobyl svet. Obrovské cievky, ktoré sa otáčajú v elektromagnetoch, vyrábajú v elektrárňach elektrinu, bez ktorej si dnes svet ani nevieme predstaviť. V elektromotoroch zasa iné cievky využívajú elektrickú energiu na to, aby sa otáčali. A v transformátoroch sa magnetické pole využíva na to, aby sme elektrické napätie podľa potreby zvyšovali a znižovali. Aj keď si ľudia zvykli nazývať túto energiu elektrickou (lebo využívame elektrický prúd), jej výroba je založená na využití magnetov.
Magnety okolo nás
Magnety sa dnes nachádzajú naozaj všade okolo nás. Okrem bežných magnetiek na prichytávanie papierikov na chladničku a rukavíc na sporák sa s nimi stretnete napríklad na platobnej karte, kde zmagnetizovaný čierny pásik obsahuje informácie o karte a jej majiteľovi. Podobným spôsobom sú uložené informácie aj na magnetofónovej páske alebo pevnom disku (harddisku) počítača. Ľudia vynašli aj veľmi silné magnety, obsahujúce prvky samárium a neodým. Tie vedia vytvoriť silné magnetické polia, takže na bežné použitie stačia iba ich malé kúsky. To umožnilo vyrobiť napríklad miniatúrne elektromotory. Kúsok veľmi silného magnetu možno nájsť aj v harddiskoch počítačov, takže pokazený harddisk môže ešte po rozobraní poslúžiť na zábavu a poučenie.
Magnety nájdete naozaj všade. V chladničkách pomáhajú zatvárať dvere, v mikrovlnnej rúre pomáhajú vyrábať mikrovlny, na šrotoviskách sa elektromagnetmi triedi železný odpad od neželezného, nájdete ich dokonca aj v prevodovke vášho automobilu, kde čistia olej od kúskov ocele, ktorá sa zodrala z ozubených kolies. A maličký elektromagnet pohybuje ručičkami vo všetkých elektrických hodinkách. Bez magnetov by sa nezaobišli ani speváci, sú základom mikrofónu aj reproduktoru. A pomocou magnetu upevneného na špicoch bicyklového kolesa vie bicyklový počítač zistiť, ako rýchlo sa koleso otáča. Najsilnejšie elektromagnety dokážeme vytvoriť pomocou supravodičov. Supravodiče sa totiž elektrickým prúdom neohrievajú, takže nimi môže tiecť väčší prúd ako obyčajnými vodičmi. Také magnety sú základom niektorých lekárskych vyšetrovacích metód, napríklad magnetickej rezonancie. Sú také veľké, že do nich možno vložiť človeka. Pomocou supravodičov dokážeme vytvoriť také silné magnetické pole, ktoré dokáže nadvihnúť aj zdanlivo nemagnetické materiály, napríklad živú žabu!
Magnety a hračky
Asi nie je na svete dieťa, ktoré by magnety nezaujali. Preto možno kúpiť mnoho hračiek, ktorých princíp je založený na magnetoch. Priťahovanie a odpudzovanie skrytých magnetov je často prekvapujúce a zábavné, iste ste sa už s takými hračkami stretli. Azda najfascinujúcejšou magnetickou hračkou je magnetický vĺčik, ktorý sa vďaka rýchlemu otáčaniu dokáže vznášať nad magnetickou podložkou.
Magnety a kúzla
Keďže magnety pôsobia na predmety zdanlivo zvláštne bez toho, aby sa ich museli dotýkať, stali sa symbolom záhadného pôsobenia na telesá a ľudí. Magnetom sa začali prisudzovať aj iné, napríklad liečivé účinky. Dodnes možno kúpiť rôzne magnetické náramky, ktorých liečivý účinok však nie je spoľahlivo preukázaný. Neviditeľné magnetické pôsobenie využívajú aj rôzni kúzelníci a mágovia napríklad na nenápadné pohybovanie predmetmi alebo na ich pridŕžanie. Slovo magnetizmus sa však nesprávne používa aj v úplne inom význame. Napríklad záhadná schopnosť ovplyvňovať zvieratá a rastliny, ktorú vraj majú niektorí ľudia, sa niekedy nazýva „živočíšny magnetizmus“.
S naozajstným magnetizmom, teda silovým pôsobením medzi magnetmi a elektrickými prúdmi, však nemá nič spoločné. A to, že niektorí ľudia si dokážu na seba „prilepiť“ rôzne lyžičky a vidličky vraj vďaka svojmu magnetizmu, je iba na smiech. Veď príbory z nehrdzavejúcej ocele často ani nie sú magnetické. Schválne, skúste si na čelo alebo líce priložiť lyžičku. Vďaka jej hladkému povrchu a mastnému povlaku kože nie je problém dosiahnuť, aby sa „prilepila“. Ak sa vám bude dariť, skúste to so žehličkou (studenou) na hrudi. Je síce oveľa ťažšia, ale má aj oveľa väčší hladký povrch. Hľa, ako ľahko sa možno stať „magnetickým“ mágom!
Načo nám je magnetizmus?
Poznanie zákonov magnetizmu patrilo k veľkým objavom fyzikov. Vďaka tomuto poznaniu máme dnes elektrárne a mnohé iné užitočné prístroje a zariadenia. Aj napriek tomu, že dnes magnetizmu rozumieme, nestráca nič na svojom pôvabe. Stále fascinuje nové a nové generácie detí a dospelých a dokazuje nám, že poznávanie nových a spočiatku tajomných javov môže byť aj zábavné a vzrušujúce.
Doc. RNDr. František Kundracik, CSc. (1959)
Vyštudoval na Matematicko–fyzikálnej fakulte Univerzity Komenského odbor fyzikálna elektronika a mikroelektronika. Po skončení štúdia v roku 1984 a získaní titulu RNDr.nastúpil ako asistent na Katedre experimentálnej fyziky MFF UK. Zaoberal sa vlastnosťami kvapalných kryštálov a v tejto oblasti aj v roku 1996 získal vedeckú hodnosť CSc. V roku 2001 sa habilitoval za docenta v odbore fyziky kondenzovaných látok. V súčasnosti prednáša na Fakulte matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského. Medzi najdôležitejšie patria prednášky z oblasti teórie elektromagnetizmu a základov elektroniky. Vo vedeckej oblasti sa venuje najmä meraniu a apliká ciám elektrických vlastností látok. Venuje sa aj propagácii fyziky. Je predsedom odbornej komisie Turnaja mladých fyzikov (súťaž pre študentov stredných škôl) a koordinátorom Medzinárodnej olympiády mladých vedcov (IJSO, súťaž pre žiakov do 16 rokov) na Slovensku.
Článok vznikol na základe prednášky uskutočnenej v rámci projektu Detská univerzita Komenského. Vydavateľstvo PEREX z každého ukončeného ročníka vydáva zborník vo forme pestro ilustrovanej knižky sumarizujúcej obsah prednášok z daného ročníka. Knižka z prvého ročníka (2003) je už vypredaná, vydania z ročníkov 2004, 2005, 2006, 2007 a 2008 si môžete objednať za cenu 5€ (151 Sk) + poštovné na tel. čísle 02/4959 6270 od 8. do 14. hodiny, alebo emailom na adrese predplatne@pravda.sk.