Megamagnetizmus
21. 3. 2009
Magnetizmus patří k nejzáhadnějším jevům našeho světa. Magnetické předměty mohou na sebe působit, aniž se dotýkají – stačí k tomu neviditelná dostatečně silná magnetická pole. Kapalné jádro naší Země, obsahující železo, se pohybuje a spolu s jádrem pevným působí jako dynamo – a vytváří silné magnetické pole kolem naší planety, které nás chrání před smrtelným vysokoenergetickým elektromagnetickým zářením našeho Slunce. V tomto pokračování PORTu Michael zbaví magnetizmus jeho tajemství a použije svých experimentálních dovedností, aby ukázal, jak můžeme magnetizmus použít ke zjištění padělků bankovek. Připravte se – Michael vás svým megamagnetizmem přitáhne k obrazovkám!
Michael: Tohle je můj přítel neodym. Je velice šikovný, a proto ho mám strašně rád! Neodym je chemický prvek a má 60 elektronů, které obíhají kolem jeho jádra, kde je 60 protonů a mezi 82 až 90 neutrony. Odlišný počet neutronů v jádře vytváří rozdílné izotopy neodymu. A jako ukázka, jak je šikovný, mám tu pro vás domácí sopku.
Michael: It is a little-known fact that the size and strength of volcanic eruptions can be predicted by scanning for neodymium isotopes.
Je totiž málo známým faktem, že rozsah a mohutnost sopečných erupcí se může předpovídat prostřednictvím sledování neodymových izotopů.
Láva z malých a velkých sopečných erupcí má rozdílný obsah izotopů neodymu. Jeho určením v magmatu vulkánů, u nichž hrozí erupce, mohou vědci předpovědět, jak velká tato erupce může být. Na základě těchto informací pak mohou včas varovat obyvatelstvo.
Tereza: Neodym se také používá k barvení skla do jemných odstínů od čistě fialové přes vínově červenou až po příjemně šedou.
Michael: The sharp absorption band of neodymium causes the colour of the glass to change under different lighting conditions, being for example a reddish-violent colour under daylight, but a blue colour under white fluorescent lighting.
Ostré absorpční pásy neodymu způsobují, že barva skla se mění za rozdílných světelných podmínek. Za denního světla je například purpurově-fialová, ale při bílém fluorescenčním světle je modrá.
Tereza: Tato schopnost měnit barvu je vysoce ceněna sběrateli skla. A Česká republika je jedním z jeho největších výrobců.
Tereza: Všestranný prvek neodym se používá například také jako silný magnet v dětských hračkách.
Michael: V kombinaci se železem a borem neodym vytváří nejsilnější hromadně vyráběný magnet na celém světě. A je dost silný na to, aby fungoval i přes moji ruku.
Tereza: Neodymové magnety díky obrovské síle magnetismu dokážou zvednout až mnohonásobek vlastní hmotnosti.
Michael: To není možné … To je síla vědy.
Tereza: To je síla magnetismu.
Magnetismus je velice důležitý jev. Jádro naší planety, tvořené uvnitř pevným a kolem něj roztaveným železem, vytváří magnetické pole. To obklopuje planetu a chrání nás tak před nebezpečnými nabitými částicemi, které přicházejí od Slunce jako sluneční vítr. Bez této ochrany by život, tak jak jej známe, na Zemi neexistoval.
Michael: By passing an electric current through a magnetic field we create a force that is perpendicular to the direction of the current and the magnetic field lines. This force we called the Lorentz force.
Elektrický proud, procházející magnetickým polem, vyvolá sílu, která je kolmá ke směru proudu a siločar magnetického pole. Této síle říkáme Lorentzova síla.
Tereza: A Lorentzovu sílu můžeme využít k tomu, abychom pomocí našeho neodymového magnetu sestrojili jednoduchý jednopólový motor.
Michaele, jak na to?
Michael: Je to jednoduché. Na náš magnet položíme vrut. A na vrtu jsem nalepil kus papíru.
Tereza: Dále potřebujeme baterii, na jejíž kladnou elektrodu tento vrut umístíme.
Michael: And now with a small piece of copper wire I’m going to connect the top end of the battery to the magnet.
A teď kouskem měděného drátu spojím horní konec baterie s magnetem.
Proud z baterie probíhá napříč neodymovým magnetem, jehož magnetické pole je uspořádáno podél jeho podélné osy. Výsledná Lorentzova síla vytváří v magnetu kroutivou sílu, která může volně otáčet vrutem.
Tereza: Není nutné, aby se otáčel magnet. Magnet umístíme na zápornou elektrodu a necháme drát, aby se volně otáčel. Předtím jej vhodně naformujeme.
Tereza: Pěkně na střed.
Michael: Jednopólový motor byl vůbec první přístroj, který se otáčel díky samotnému elektromagnetismu.
Tereza: Poprvé jej sestrojil a předvedl roku 1821 v Londýně Michael Faraday.
Michael: We can also confirm the authenticity of American dollar bills using a neodymium magnet.
Pomocí neodymového magnetu můžeme také potvrdit pravost bankovek amerických dolarů.
Totiž dolary obsahují stopy železa. Je to jeden z ochranných prvků proti jejich falšování.
Just gently drag the magnet over the banknote and if it is genuine then it’s iron content will be attracted to the magnet.
Jenom jemně táhněte magnet nad bankovkou, a pokud je pravá, pak železo, které obsahuje, ji přitáhne k magnetu.
Neodym hraje důležitou roli dokonce ve světě zvuků. Snímače v této kytaře a také moderní reproduktory mají uvnitř neodymové magnety. Jsou malé, lehké ale velmi silné.
Michael: These tiny little neodymium magnets help convert mechanical vibrations into electric signals. Tyto mrňavé, maličké neodymové magnety pomáhají převést mechanické vibrace na elektrické signály.
No ahoj kámo. Ty jsi prostě opravdu všude.
Autoři: Vladimír Kunz, Michael Londesborough