Як виміряти міцність магнітів

Зміст

• Магнітна поведінка
• Вимірювання магнітної міцності
• Міцність неодимових магнітів
• Крива демагнітизації, BH або Гістерезис
• Вибір магнітів за силою
• Магнітне поле та магнітний потік
• Розрахунок магнітного потоку

Магніти мають багато сил, і ви можете використовувати a гауссометр для визначення сили магніту. Ви можете виміряти магнітне поле в теслах або магнітний потік у вебрі або Тесласі • m² ("квадратні метри тесли"). The магнітне поле - тенденція до виникнення магнітної сили на переміщення заряджених частинок у присутності цих магнітних полів.

Магнітний потік - це вимірювання того, яка частина магнітного поля проходить через певну площу поверхні для такої поверхні, як циліндрична оболонка або прямокутний лист. Оскільки ці дві величини, поле і потік, тісно пов'язані, обидві використовуються як кандидати для визначення сили магніту. Для визначення сили:

••• Сид Хусейн Ефір

Сила магнітів у різних мінусах і ситуаціях може бути виміряна величиною магнітної сили або магнітного поля, яке вони виділяють. Вчені та інженери враховують магнітне поле, магнітну силу, потік, магнітний момент і навіть магнітну природу магнітів, які вони використовують в експериментальних дослідженнях, медицині та промисловості при визначенні того, наскільки сильні магніти.

Ви можете придумати своє гауссометр як вимірювач магнітної сили. Цей метод вимірювання магнітної міцності може бути використаний для визначення магнітної сили повітряних вантажів, яка повинна суворо ставитися до перенесення неодимових магнітів. Це вірно, оскільки тесла сила магніту неодиму та магнітне поле, яке воно виробляє, можуть порушувати GPS літального апарату. Тедила магнітної сили неодиму, як і у інших магнітів, повинна зменшуватися на квадрат відстані від нього.

Магнітна поведінка

Поведінка магнітів залежить від хімічного та атомного матеріалу, який їх складає. Ці композиції дозволяють вченому та інженерам вивчити, наскільки добре матеріали пропускають через них електрони або заряди, щоб дозволити відбуватися намагнічування. Ці магнітні моменти, магнітна властивість надавати полю імпульс або обертальну силу при наявності магнітного поля, багато в чому залежать від матеріалу, який робить магніти при визначенні того, чи є вони діамагнітними, парамагнітними чи феромагнітними.

Якщо магніти виготовлені з матеріалів, які не мають або мають декілька непарних електронів, вони є діамагнітний. Ці матеріали дуже слабкі, і при наявності магнітного поля вони виробляють негативні намагнічення. Складно викликати в них магнітні моменти.

Парамагнітний матеріали мають неспарені електрони, так що за наявності магнітного поля матеріали демонструють часткові вирівнювання, що дають йому позитивну намагніченість.

Нарешті, феромагнітний такі матеріали, як залізо, нікель або магнетит, мають дуже сильні привабливості, так що ці матеріали складають постійні магніти. Атоми вирівнюються таким чином, що вони легко обмінюються силами і пропускають струм з великою ефективністю. Вони створюють потужні магніти з обмінними силами, що становлять близько 1000 Тесла, що в 100 мільйонів разів сильніше магнітного поля Землі.

Вимірювання магнітної міцності

Вчені та інженери взагалі посилаються на те чи інше сила тяги або напруженість магнітного поля при визначенні сили магнітів. Сила потягу - це скільки сили потрібно докласти, відтягуючи магніт від сталевого предмета чи іншого магніту. Виробники посилаються на цю силу, використовуючи фунти, для позначення ваги, яку ця сила, або ньютонів, як вимірювання магнітної сили.

Для магнітів, які відрізняються розмірами або магнетизмом у власному матеріалі, використовуйте поверхню полюса магнітів, щоб зробити вимірювання магнітної сили. Зробіть вимірювання магнітної міцності матеріалів, які ви бажаєте виміряти, залишаючись далеко від інших магнітних предметів. Крім того, слід використовувати лише вимірювачі гаусів, які вимірюють магнітні поля при частоті змінного струму змінного струму (60) Гц для побутових приладів, а не для магнітів.

Міцність неодимових магнітів

The номер класу або N номер використовується для опису сили тяги. Це число приблизно пропорційне силі витягування для неодимових магнітів. Чим більше число, тим сильніше магніт. Він також повідомляє вам про тестування сили неодимового магніту. Магніт N35 - це 35 Мега Гаусс або 3500 Тесла.

У практичних умовах вчені та інженери можуть випробувати та визначити ступінь магнітів, використовуючи максимальний добуток енергії магнітного матеріалу в одиницях МГО, або мегагаус-естради, що еквівалентно приблизно 7957,75 Дж / м³ (джоулів на метр куб). MGO магніту підказують вам максимальну точку на магнітах крива демагнітизації, також відомий як Крива BH або крива гістерезису, функція, яка пояснює силу магніту. Він пояснює, як важко розмагнічувати магніт і як форма магнітів впливає на його міцність і продуктивність.

Вимірювання магніту MGOe залежить від магнітного матеріалу. Серед рідкісноземельних магнітів неодимові магніти зазвичай мають від 35 до 52 МГО, самарій-кобальтові (SmCo) магніти мають 26, ально-магнітні мають 5,4, керамічні магніти мають 3,4, а гнучкі магніти - 0,6-1,2 МГО. У той час як рідкісні земні магніти з неодиму і SmCo є набагато сильнішими магнітами, ніж керамічні, керамічні магніти легко намагнічувати, протистояти корозії природним шляхом і можуть формуватися в різні форми. Після того, як вони формуються в тверді речовини, вони, як правило, руйнуються легко, оскільки вони крихкі.

Коли об'єкт намагнічується через зовнішнє магнітне поле, атоми всередині нього певним чином вирівнюються, щоб електрони могли вільно текти. При видаленні зовнішнього поля матеріал стає намагніченим, якщо залишається вирівнювання або частина вирівнювання атомів. Демагнітизація часто передбачає нагрівання або протилежне магнітне поле.

Крива демагнітизації, BH або Гістерезис

Назва "крива BH" була названа для оригінальних символів для відображення напруженості поля та магнітного поля, відповідно, B та H. Назва "гістерезис" використовується для опису того, як поточний стан намагнічування магніту залежить від того, як змінилося поле в минулому, що веде до сучасного стану.

••• Сид Хусейн Ефір

На діаграмі кривої гістерезису вище точки A і E відносяться до точок насичення як у напрямку вперед, так і назад відповідно. B і E називали точки утримання або залишки насичення, намагніченість, що залишається в нульовому полі після застосування магнітного поля, достатньо сильна для насичення магнітного матеріалу в обох напрямках. Це магнітне поле, яке залишається при відключенні рушійної сили зовнішнього магнітного поля. Якщо спостерігатись у деяких магнітних матеріалах, насиченість - це стан, досягнутий тоді, коли збільшення застосованого зовнішнього магнітного поля Н не може додатково збільшити намагніченість матеріалу, тому загальна щільність магнітного потоку B більше або менше вимкнена.

C і F представляють коерцитивність магніту, яка частина зворотного або протилежного поля необхідна для повернення намагніченості матеріалу назад до 0 після того, як зовнішнє магнітне поле подано в будь-якому напрямку.

Крива від точок D до A представляє початкову криву намагніченості. А до F - крива вниз після насичення, а от - до F - нижня крива повернення. Крива розмагнічування говорить про те, як магнітний матеріал реагує на зовнішні магнітні поля та точку, в якій магніт насичується, означає точку, в якій збільшення зовнішнього магнітного поля вже не збільшує намагніченість матеріалів.

Вибір магнітів за силою

Різні магніти стосуються різних цілей. Номер марки N52 - це максимально можлива міцність при найменшій можливій упаковці при кімнатній температурі. N42 - це також поширений вибір, який забезпечує економічну ефективність навіть при високих температурах. При деяких більш високих температурах магніти N42 можуть бути потужнішими, ніж магніти N52, у деяких спеціалізованих версіях, таких як магніти N42SH, розроблені спеціально для гарячих температур.

Будьте обережні, застосовуючи магніти в районах з великою кількістю тепла. Тепло є сильним фактором розмагнічування магнітів. Неодимові магніти з часом втрачають дуже мало сили.

Магнітне поле та магнітний потік

Для будь-якого магнітного об'єкта вчені та інженери позначають магнітне поле, коли воно рухається від північного кінця магніту до його південного кінця. У зв'язку з цим "північ" і "південь" - це довільні характеристики магніту, щоб переконатися, що лінії магнітного поля переносять цей шлях, а не кардинальні напрямки "північ" і "південь", що використовуються в географії та розташуванні.

Розрахунок магнітного потоку

Ви можете уявити магнітний потік як сітку, яка ловить кількість води або рідини, що протікають через неї. Магнітний потік, який вимірює кількість цього магнітного поля Б проходить через певну ділянку А можна обчислити за допомогою Φ = BAcosθ в якій θ - кут між лінією, перпендикулярною поверхні ділянки та вектором магнітного поля. Цей кут дозволяє магнітному потоку враховувати те, як форма ділянки може бути кутова по відношенню до поля для захоплення різних кількостей поля. Це дозволяє застосувати рівняння до різних геометричних поверхонь, таких як циліндри та сфери.

••• Сид Хусейн Ефір

Для струму в прямому проводі Я, магнітне поле на різних радіусах r подалі від електричного проводу можна розрахувати за допомогою Амперський закон B = μ₀I / 2πr в якій μ₀ ("mu naught") є 1,25 х 10^-6 Г / м (гени на метр, у яких гери вимірюють індуктивність) константа вакуумної проникності для магнетизму. Ви можете скористатися правим правим, щоб визначити напрямок цих напрямків магнітного поля. Згідно з правим правим правилом, якщо навести правий великий палець у напрямку електричного струму, лінії магнітного поля формуватимуться у концентричні кола із напрямком, заданим напрямком, у якому пальці згортаються.

Якщо ви хочете визначити, яка напруга є результатом змін магнітного поля та магнітного потоку для електричних проводів або котушок, ви також можете використовувати Закон Фарадея, V = -N Δ (BA) / Δt в якій N - кількість витків у котушці дроту, Δ (BA) ("дельта B A") означає зміну добутку магнітного поля і площі і Δt - це зміна часу, протягом якого відбувається рух або рух. Це дозволяє визначити, як зміни напруги зумовлені змінами магнітного середовища дроту чи іншого магнітного об'єкта за наявності магнітного поля.

Ця напруга - це електрорушійна сила, яка може використовуватися для живлення ланцюгів і акумуляторів. Ви також можете визначити індуковану електрорушійну силу як негативну швидкість зміни магнітного потоку, кратну кількості витків у котушці.