Cum se măsoară forța magneților

Conţinut

• Comportament magnetic
• Măsurarea forței magnetice
• Forța magneților de neodim
• Demagnetizare, BH sau curba de histerezis
• Alegerea magneților după forță
• Câmp magnetic și flux magnetic
• Calcularea fluxului magnetic

Magneții au multe puncte forte și puteți folosi un metru gauss pentru a determina puterea unui magnet. Puteți măsura câmpul magnetic în teslas sau fluxul magnetic în webere sau Teslas • m² („tesla metri pătrați”). camp magnetic este tendința ca o forță magnetică să fie indusă la mișcarea particulelor încărcate în prezența acestor câmpuri magnetice.

Flux magnetic este o măsurătoare a câmpului magnetic care trece printr-o anumită suprafață pentru o suprafață cum ar fi o coajă cilindrică sau o foaie dreptunghiulară. Deoarece aceste două cantități, câmpul și fluxul, sunt strâns legate, ambele sunt utilizate ca candidați pentru determinarea rezistenței unui magnet. Pentru a determina puterea:

••• Syed Hussain Ather

Puterea magneților în contra și situații diferite poate fi măsurată prin cantitatea de forță magnetică sau câmpul magnetic pe care îl dau. Oamenii de știință și inginerii iau în considerare câmpul magnetic, forța magnetică, fluxul, momentul magnetic și chiar natura magnetică a magneților pe care le folosesc în cercetarea experimentală, medicină și industrie atunci când determină cât de puternici sunt magneții.

Vă puteți gândi la metru gauss ca contor de rezistență magnetică. Această metodă de măsurare a rezistenței magnetice poate fi utilizată pentru determinarea rezistenței magnetice a mărfurilor aeriene care trebuie să fie strictă în ceea ce privește transportul magneților de neodim. Acest lucru este adevărat, deoarece tesla rezistenței magnetului de neodim și câmpul magnetic pe care îl produce pot interfera cu GPS-ul aeronavei. Rezistența magnetică a neodimului, precum cea a altor magneți, ar trebui să scadă cu pătratul distanței față de acesta.

Comportament magnetic

Comportamentul magneților depinde de materialul chimic și atomic care îi compune. Aceste compoziții permit oamenilor de știință și inginerilor să studieze cât de bine materialele lasă electroni sau încărcături să curgă prin ele pentru a permite magnetizarea. Aceste momente magnetice, proprietatea magnetică de a oferi câmpului o forță de impuls sau de rotație în prezența unui câmp magnetic, depind în mare măsură de materialul care face magneții pentru a determina dacă sunt diamagnetice, paramagnetice sau feromagnetice.

Dacă magneții sunt realizați din materiale care nu au sau puțini electroni neperecheți, acestea sunt diamagnetic. Aceste materiale sunt foarte slabe și, în prezența unui câmp magnetic, produc magnetizări negative. Este dificil de indus momente magnetice în ele.

paramagnetica materialele au electroni neperecheți astfel încât, în prezența unui câmp magnetic, materialele prezintă alinieri parțiale care îi conferă o magnetizare pozitivă.

In cele din urma, feromagnetic materialele precum fierul, nichelul sau magnetitul au atracții foarte puternice, astfel încât aceste materiale alcătuiesc magneți permanenți. Atomii sunt aliniați în așa fel încât să facă schimb de forțe cu ușurință și să permită curgerea curentului cu o eficiență deosebită. Acestea fac pentru magneți puternici cu forțe de schimb, care sunt aproximativ 1000 Teslas, care este de 100 de milioane de ori mai puternică decât câmpul magnetic al Pământului.

Măsurarea forței magnetice

Oamenii de știință și inginerii se referă, în general, fie la trage forța sau puterea câmpului magnetic la determinarea rezistenței magneților. Forța de tragere este cât de multă forță trebuie să exercitați atunci când scoateți un magnet de un obiect de oțel sau alt magnet. Producătorii se referă la această forță folosind kilograme, pentru a se referi la greutatea pe care o reprezintă această forță sau Newtons, ca o măsurătoare a puterii magnetice.

Pentru magneții care au dimensiuni variate sau magnetism în materialul propriu, utilizați suprafața polului pentru magneți pentru a efectua o măsurare a puterii magnetice. Efectuați măsurători de rezistență magnetică a materialelor pe care doriți să le măsurați rămânând departe de alte obiecte magnetice. De asemenea, ar trebui să utilizați numai contoarele de măsurare care măsoară câmpurile magnetice cu frecvențe de curent alternativ (AC) mai mici sau egale cu 60 Hz pentru electrocasnice, nu pentru magneți.

Forța magneților de neodim

numărul de clasă sau N număr este utilizat pentru a descrie forța de tragere. Acest număr este aproximativ proporțional cu forța de tragere pentru magneții de neodim. Cu cât numărul este mai mare, cu atât magnetul este mai puternic. Vă spune, de asemenea, tesla de rezistență a magnetului din neodim. Un magnet N35 este 35 Mega Gauss sau 3500 Tesla.

În setări practice, oamenii de știință și inginerii pot testa și determina gradul magneților folosind produsul energetic maxim al materialului magnetic în unități de MGOs sau megagauss-outesterds, care este echivalentul a aproximativ 7957,75 J / m³ (joule pe metru cub). MGO-urile unui magnet vă spun punctul maxim pe magneți curba de demagnetizare, de asemenea cunoscut ca si Curba BH sau histereza curbei, o funcție care explică rezistența magnetului. Contabilizează cât de dificil este demagnetizarea magnetului și modul în care forma magneților afectează rezistența și performanța acestuia.

Măsurarea magnetului MGOe depinde de materialul magnetic. Dintre magneții de pământuri rare, magneții de neodim au, în general, 35 până la 52 MGO, magneții samarium-cobalt (SmCo) au 26, magneții alnico au 5,4, magneții ceramici 3,4 și magneții flexibili 0,6-1,2 MGO. În timp ce magneții de pământuri rare din neodim și SmCo sunt magneți mult mai puternici decât cei ceramici, magneții ceramici sunt ușor de magnetizat, rezistă la coroziune în mod natural și pot fi modelați în diferite forme. Cu toate acestea, după ce au fost turnate în solide, acestea se descompun ușor, deoarece sunt fragile.

Atunci când un obiect devine magnetizat datorită unui câmp magnetic extern, atomii din el sunt aliniați într-un anumit mod pentru a lăsa electronii să curgă liber. Când câmpul extern este îndepărtat, materialul devine magnetizat dacă alinierea sau o parte din alinierea atomilor rămâne. Demagnetizarea implică adesea căldură sau un câmp magnetic opus.

Demagnetizare, BH sau curba de histerezis

Denumirea "curba BH" a fost denumită pentru simbolurile originale pentru a reprezenta puterea câmpului și a câmpului magnetic, respectiv, B și H. Denumirea "histereză" este utilizată pentru a descrie modul în care starea actuală de magnetizare a unui magnet depinde de cum s-a schimbat câmpul în trecut ducând până la starea ei actuală.

••• Syed Hussain Ather

În diagrama unei curbe de histereză de mai sus, punctele A și E se referă la punctele de saturație atât în ​​direcție înainte, cât și înapoi. B și E au numit puncte de retenție sau remanențe de saturație, magnetizarea rămasă în câmp zero după aplicarea unui câmp magnetic care este suficient de puternic pentru a satura materialul magnetic pentru ambele direcții. Acesta este câmpul magnetic rămas atunci când forța motrică a câmpului magnetic extern este oprită. Văzută în unele materiale magnetice, saturația este starea atinsă când o creștere a câmpului magnetic extern H aplicat nu poate crește mai departe magnetizarea materialului, astfel încât densitatea totală a fluxului magnetic B este mai mult sau mai puțin.

C și F reprezintă coercitivitatea magnetului, cât de mult din câmpul invers sau opus este necesar pentru a returna magnetizarea materialului înapoi la 0 după ce câmpul magnetic extern a fost aplicat în ambele direcții.

Curba de la punctele D la A reprezintă curba de magnetizare inițială. A până la F este curba descendentă după saturație, iar cura de la F la D este curba de retur inferioară. Curba de demagnetizare vă spune cum reacționează materialul magnetic la câmpurile magnetice externe și punctul în care magnetul este saturat, adică punctul în care creșterea câmpului magnetic extern nu mai crește magnetizarea materialelor.

Alegerea magneților după forță

Diferiți magneți abordează scopuri diferite. Numărul de clasă N52 este cea mai mare rezistență posibilă, cu cel mai mic pachet posibil la temperatura camerei. N42 este, de asemenea, o alegere obișnuită, care oferă o rezistență rentabilă, chiar și la temperaturi ridicate. La unele temperaturi mai ridicate, magneții N42 pot fi mai puternici decât cei N52, cu unele versiuni specializate, cum ar fi magneții N42SH, concepute special pentru temperaturi calde.

Aveți grijă atunci când aplicați magneți în zone cu cantități mari de căldură. Căldura este un factor puternic în demagnetizarea magneților. În general, magneții de neodim pierd foarte puțină rezistență în timp.

Câmp magnetic și flux magnetic

Pentru orice obiect magnetic, oamenii de știință și inginerii denotă câmpul magnetic în timp ce conduce de la capătul nord al unui magnet până la capătul său sud. În această situație, „nordul” și „sudul” sunt caracteristici arbitrare ale magneticului pentru a vă asigura că liniile câmpului magnetic se duc astfel, nu direcțiile cardinale „nord” și „sud” utilizate în geografie și locație.

Calcularea fluxului magnetic

Vă puteți imagina fluxul magnetic ca o plasă care captează cantități de apă sau lichid care curg prin ea. Fluxul magnetic, care măsoară cât de mult din acest câmp magnetic B trece printr-o anumită zonă A poate fi calculat cu Φ = BAcosθ in care θ este unghiul dintre linia perpendiculară pe suprafața zonei și vectorul câmpului magnetic. Acest unghi permite fluxului magnetic să țină cont de modul în care forma zonei poate fi înclinată în raport cu câmpul pentru a capta diferite cantități de câmp. Acest lucru vă permite să aplicați ecuația pe diferite suprafețe geometrice, cum ar fi cilindri și sfere.

••• Syed Hussain Ather

Pentru un curent într-un fir drept eu, câmpul magnetic la diferite raze r departe de cablul electric poate fi calculat folosind Ampères Law B = μ₀I / 2πr in care μ₀ („mu naught”) este 1,25 x 10^-6 H / m (henries pe metru, în care henries măsoară inductanța) constanta de permeabilitate în vid pentru magnetism. Puteți utiliza regula din dreapta pentru a determina direcția pe care o iau aceste linii magnetice de câmp. Conform regulii din partea dreaptă, dacă îți îndrepți degetul mare în direcția curentului electric, liniile de câmp magnetic se vor forma în cercuri concentrice cu direcția dată de direcția în care se curbă degetele.

Dacă doriți să determinați câtă tensiune rezultă din modificările câmpului magnetic și fluxului magnetic pentru fire sau bobine electrice, puteți utiliza, de asemenea, Legea Faradays, V = -N Δ (BA) / Δt in care N este numărul de rotații în bobina de sârmă, Δ (BA) ("delta B A") se referă la modificarea produsului câmpului magnetic și al unei zone și At este schimbarea în timp în care se produce mișcarea sau mișcarea. Acest lucru vă permite să determinați modul în care schimbările de tensiune rezultă din modificările mediului magnetic al unui fir sau al unui alt obiect magnetic în prezența unui câmp magnetic.

Această tensiune este o forță electromotivă care poate fi folosită pentru alimentarea circuitelor și a bateriilor. Puteți defini, de asemenea, forța electromotivă indusă ca fiind negativul vitezei de schimbare a fluxului magnetic de numărul de rotații în bobină.