Kako izmjeriti čvrstoću magneta

Sadržaj

• Magnetsko ponašanje
• Mjerenje magnetske čvrstoće
• Snaga neodim magneta
• Demagnetizacija, BH ili histerezijska krivulja
• Odabir magneta po snazi
• Magnetsko polje i magnetski tok
• Izračunavanje magnetskog toka

Magneti dolaze u mnogim snagama, a možete ih koristiti gauss metar kako bi se odredila jakost magneta. Možete izmjeriti magnetsko polje u teslama ili magnetski tok u webers ili Teslas • m² ("kvadratni metri tesle"). magnetsko polje je tendencija da se magnetska sila inducira na pomicanje nabijenih čestica u prisutnosti tih magnetskih polja.

Magnetski tok je mjerenje koliko magnetskog polja prolazi kroz određeno područje površine kao što je cilindrična školjka ili pravokutni lim. Budući da su ove dvije količine, polje i fluks, usko povezani, obje se koriste kao kandidati za određivanje snage magneta. Da biste odredili čvrstoću:

••• Syed Hussain Ather

Snaga magneta u različitim nedostacima i situacijama može se mjeriti količinom magnetske sile ili magnetskog polja koje odašilju. Znanstvenici i inženjeri uzimaju u obzir magnetsko polje, magnetsku silu, tok, magnetski trenutak i čak magnetsku prirodu magneta koje koriste u eksperimentalnom istraživanju, medicini i industriji prilikom određivanja jakih magneta.

Možete misliti na gauss metar kao mjerač magnetske snage. Ova metoda mjerenja magnetske snage može se koristiti za određivanje magnetske snage zračnog tereta koji se mora strogo nositi neodimijskim magnetima. To je istina, jer tesla snage neodim magneta i magnetsko polje koje proizvodi mogu ometati GPS zrakoplova. Tesla magnetske neodimijeve magnetske čvrstoće, poput ostalih magneta, trebala bi se smanjiti za kvadrat udaljenosti od nje.

Magnetsko ponašanje

Ponašanje magneta ovisi o kemijskom i atomskom materijalu koji ih čine. Te kompozicije omogućuju znanstveniku i inženjerima da prouče koliko dobro materijali puštaju elektrone ili naboje da prođu kroz njih kako bi se omogućilo magnetiziranje. Ovi magnetski momenti, magnetsko svojstvo davanja polja zamahom ili rotacijskom silom u prisutnosti magnetskog polja, uvelike ovise o materijalu koji čine magnete u određivanju jesu li dijamagnetski, paramagnetni ili feromagnetski.

Ako su magneti napravljeni od materijala koji nemaju ili imaju par nepariranih elektrona, oni su dijamagnetski, Ti su materijali vrlo slabi i, u prisutnosti magnetskog polja, stvaraju negativne magnetizacije. Teško je inducirati magnetske trenutke u njima.

paramagnetičan materijali imaju nesparene elektrone tako da, u prisutnosti magnetskog polja, materijali pokazuju djelomična poravnanja koja mu daju pozitivnu magnetizaciju.

Konačno, feromagnetski materijali poput željeza, nikla ili magnetita imaju vrlo jake atrakcije tako da ti materijali čine trajne magnete. Atomi su poravnati na takav način da lako razmjenjuju sile i puštaju struju da protječe s velikom učinkovitošću. Oni čine moćne magnete s razmjenskim silama koje su oko 1000 Tesla, što je 100 milijuna puta jače od Zemljinog magnetskog polja.

Mjerenje magnetske čvrstoće

Znanstvenici i inženjeri uglavnom se odnose ili na oboje sila povlačenja odnosno jakosti magnetskog polja pri određivanju jačine magneta. Sila izvlačenja je količina sile koju trebate nategnuti kada magnet odvlačite od čeličnog predmeta ili drugog magneta. Proizvođači ovu silu upotrebljavaju u kilogramima, kako bi označili težinu ove sile ili Newtonove, kao mjerenje magnetske snage.

Za magnete koji se razlikuju u veličini ili magnetizmu u različitim materijalima, pomoću magnetske snage napravite mjerenje magnetske snage. Izvršite mjerenja magnetske čvrstoće materijala koje želite mjeriti ostajući daleko od ostalih magnetskih predmeta. Nadalje, trebate koristiti samo mjerne uređaje koji mjere magnetska polja na nižim ili jednakim frekvencijama izmjenične struje od 60 Hz za kućanske uređaje, a ne za magnete.

Snaga neodim magneta

broj razreda ili N broj koristi se za opisivanje sile povlačenja. Ovaj je broj otprilike proporcionalan s povlačnom silom neodim magneta. Što je veći broj, to je magnet jači. Također vam govori da je tesila od neodimovog magneta jača. N35 magnet je 35 Mega Gauss ili 3500 Tesla.

U praktičnim postavkama, znanstvenici i inženjeri mogu testirati i odrediti razred magneta koristeći maksimalni energetski produkt magnetskog materijala u jedinicama MGOes, ili megagaus-oesterds, što je ekvivalent oko 7957,75 J / m³ (joules po metru na kockice). MGO-ovi magneta govore o maksimalnoj točki na magnetima krivulja demagnetizacije, također poznat kao Krivulja BiH ili krivulja histereze, funkcija koja objašnjava snagu magneta. Objašnjava koliko je teško magnetizirati magnet i kako oblik magneta utječe na njegovu snagu i performanse.

Mjerenje MGOe magneta ovisi o magnetskom materijalu. Među rijetkim magnetima Zemlje, neodim magneti obično imaju 35 do 52 MGOe, samarijum-kobalt (SmCo) magneti imaju 26, alnico magneti imaju 5,4, keramički magneti imaju 3,4, a fleksibilni magneti su 0,6-1,2 MGO. Dok su rijetki zemni magneti od neodim i SmCo mnogo jači magneti od keramičkih, keramički se magneti lako magnetiziraju, prirodno se odupiru koroziji i mogu se oblikovati u različite oblike. Nakon što su oblikovani u krute tvari, oni se lako raspadaju jer su krhki.

Kad se objekt magnetizira zbog vanjskog magnetskog polja, atomi unutar njega se poravnavaju na određeni način kako bi elektroni slobodno tekli. Kada se ukloni vanjsko polje, materijal se magnetizira ako ostane poravnanje ili dio poravnanja atoma. Demagnetizacija često uključuje toplinu ili suprotno magnetsko polje.

Demagnetizacija, BH ili histerezijska krivulja

Naziv "BH krivulja" nazvan je zbog izvornih simbola koji predstavljaju snagu polja i magnetsko polje, odnosno B i H. Naziv "histereza" koristi se za opisivanje trenutnog stanja magnetiziranja magneta ovisno o tome kako se polje promijenilo u prošlosti dovodeći do svog trenutnog stanja.

••• Syed Hussain Ather

Na dijagramu krivulje histereze iznad, točke A i E odnose se na točke zasićenja u smjeru prema naprijed i natrag. B i E nazvali su retencijska mjesta ili zasićenja, magnetizacija koja ostaje u nultom polju nakon primjene magnetskog polja koja je dovoljno jaka da zasiti magnetski materijal u oba smjera. Ovo je magnetsko polje preostalo kad se isključi pogonska sila vanjskog magnetskog polja. Gledano u nekim magnetskim materijalima, zasićenost je stanje postignuto kada porast primijenjenog vanjskog magnetskog polja H ne može dodatno povećati magnetizaciju materijala, tako da je ukupna gustoća magnetskog toka B više ili manje razina isključena.

C i F predstavljaju koercivnost magneta, koliko je obrnutog ili suprotnog polja potrebno da se magnetizacija materijala vrati na 0 nakon primjene vanjskog magnetskog polja u bilo kojem smjeru.

Krivulja od točaka D do A predstavlja početnu krivulju magnetizacije. A do F je krivulja prema dolje nakon zasićenja, a stvrdnjavanje iz F u D je krivulja donjeg povratka. Krivulja demagnetizacije govori o tome kako magnetski materijal reagira na vanjska magnetska polja i točku u kojoj je magnet zasićen, što znači točku u kojoj povećanje vanjskog magnetskog polja više ne povećava magnetiziranje materijala.

Odabir magneta po snazi

Različiti se magneti obraćaju u različite svrhe. Broj razreda N52 je najveća moguća čvrstoća s najmanjim mogućim paketom na sobnoj temperaturi. N42 je također uobičajeni izbor koji ima isplativu čvrstoću, čak i pri visokim temperaturama. Pri nekim višim temperaturama N42 magneti mogu biti snažniji od N52 s nekim specijaliziranim verzijama poput N42SH magneta dizajniranih posebno za vruće temperature.

No, budite oprezni pri primjeni magneta na područjima velike količine topline. Toplina je snažan faktor u magnetiziranju od magnezija. No neodimijevi magneti uglavnom s vremenom gube vrlo malo snage.

Magnetsko polje i magnetski tok

Za bilo koji magnetski objekt znanstvenici i inženjeri označavaju magnetsko polje dok se vozi sa sjevernog kraja magneta na njegov južni kraj. S tim u vezi, "sjever" i "jug" proizvoljne su karakteristike magnetske da se osigura da linije magnetskog polja nose na ovakav način, a ne kardinalni pravci "sjever" i "jug" koji se koriste u zemljopisu i položaju.

Izračunavanje magnetskog toka

Možete zamisliti magnetski tok kao mrežu koja hvata količine vode ili tekućine koja teče kroz njega. Magnetski tok, koji mjeri koliko ovog magnetskog polja B prolazi kroz određeno područje može se izračunati sa Φ = BAcosθ u kojem θ je kut između linije koja je okomita na površinu područja i vektora magnetskog polja. Taj kut omogućuje magnetskom toku da se oblik polja može nagnuti u odnosu na polje radi hvatanja različitih količina polja. To vam omogućuje da jednadžbu primijenite na različite geometrijske površine kao što su cilindri i sfere.

••• Syed Hussain Ather

Za struju u ravnoj žici ja, magnetsko polje na raznim polumjerima r dalje od električne žice može se izračunati pomoću Zakon Ampera B = μ₀I / 2πr u kojem μ₀ ("mu naught") je 1,25 x 10^-6 H / m (henries po metru, u kojem henries mjere induktivnost) konstanta vakuumske propustljivosti za magnetizam. Pomoću pravila s desne strane možete odrediti smjer kojim idu ove crte magnetskog polja. Prema pravilu na desnoj strani, ako desni palac usmjerite u smjeru električne struje, linije magnetskog polja formirat će se u koncentričnim krugovima s pravcem datim smjerom u kojem se prsti uvijaju.

Ako želite odrediti koliki napon proizlazi iz promjena magnetskog polja i magnetskog toka za električne žice ili zavojnice, možete koristiti i Faradayev zakon, V = -N Δ (BA) / Δt u kojem N je broj zavoja u zavojnici žice, Δ (BA) ("delta B A") odnosi se na promjenu produkta magnetskog polja i područja i Dt je promjena vremena tijekom kojeg se kretanje ili kretanje događaju. Ovo vam omogućuje određivanje kako promjene napona proizlaze iz promjena u magnetskom okruženju žice ili drugog magnetskog objekta u prisutnosti magnetskog polja.

Ovaj napon je elektromotorna sila koja se može koristiti za napajanje krugova i baterija. Također možete definirati induciranu elektromotornu silu kao negativnu stopu promjene magnetskog toka puta broj okretaja u zavojnici.