תוֹכֶן
- התנהגות מגנטית
- מדידת חוזק מגנטי
- חוזק מגנטים לנוידימיום
- דמגנטיזציה, BH או עקומת היסטרזיס
- בחירת מגנטים לפי חוזק
- שדה מגנטי ושטף מגנטי
- חישוב שטף מגנטי
מגנטים מגיעים בעוצמות רבות ותוכלו להשתמש ב- מד גאוס כדי לקבוע את חוזקו של מגנט. אתה יכול למדוד את השדה המגנטי בטסלס או את השטף המגנטי בווברס או בטסלאס2 ("טסלה מטר מרובע"). ה שדה מגנטי היא הנטייה להיווצרות כוח מגנטי על חלקיקים טעונים נעים בנוכחות שדות מגנטיים אלה.
שטף מגנטי הוא מדידה של כמה משדה מגנטי עובר באזור שטח מסוים עבור משטח כמו מעטפת גלילית או יריעה מלבנית. מכיוון ששני הכמויות הללו, שדה ושטף, קשורים זה לזה, שניהם משמשים כמועמדים לקביעת חוזקו של מגנט. כדי לקבוע את הכוח:
ניתן למדוד את כוחם של מגנטים במצבים ומצבים שונים לפי כמות הכוח המגנטי או השדה המגנטי שהם מפטרים. מדענים ומהנדסים לוקחים בחשבון שדה מגנטי, כוח מגנטי, שטף, רגע מגנטי ואפילו את האופי המגנטי של המגנטים שהם משתמשים במחקר ניסוי, רפואה ותעשייה בבואם לקבוע כמה הם מגנטים חזקים.
אתה יכול לחשוב על מד גאוס כמטר חוזק מגנטי. ניתן להשתמש בשיטה זו של מדידת חוזק מגנטי לקביעת החוזק המגנטי של משא האוויר שצריך להקפיד על נשיאת מגנטים neodymium. זה נכון מכיוון שטסלה של חוזק המגנט של הניאודימיום והשדה המגנטי שהוא מייצר יכולים להפריע ל- GPS של המטוס. טסלה של חוזק המגנטי של הניאודימיום, כמו זו של מגנטים אחרים, אמורה לרדת בכיכר המרחק הרחק ממנה.
התנהגות מגנטית
התנהגותם של מגנטים תלויה בחומר הכימי והאטומי המרכיב אותם. קומפוזיציות אלה מאפשרות למדען ומהנדסים לבדוק עד כמה החומרים מאפשרים לאלקטרונים או מטענים לזרום דרכם כדי לאפשר התרחשות של מגנטציה. הרגעים המגנטיים הללו, התכונה המגנטית להעניק לשדה תנופה או כוח סיבוב בנוכחות שדה מגנטי, תלויים במידה רבה בחומר ההופך את המגנטים בקביעת האם הם יהלומניים, פרמגנטיים או פרומגנטיים.
אם מגנטים עשויים מחומרים שאין להם או לא מעט אלקטרונים לא מותאמים, הם יהלומי. חומרים אלה חלשים מאוד, ובנוכחות שדה מגנטי הם מייצרים מגנטציות שליליות. קשה ליצור בהם רגעים מגנטיים.
פרמגנטי לחומרים יש אלקטרונים לא מותאמים כך שבנוכחות שדה מגנטי החומרים מראים כיוונון חלקי המעניק לו מגנטציה חיובית.
סוף סוף, פרומגנטית לחומרים כמו ברזל, ניקל או מגנטיט אטרקציות חזקות מאוד, כך שחומרים אלה מהווים מגנטים קבועים. האטומים מיושרים בצורה כזו שהם מחליפים כוחות בקלות ומאפשרים לזרם לעבור ביעילות רבה. אלה מייצרים מגנטים עוצמתיים עם כוחות החלפה שהם בערך 1000 טסלס, שהם חזקים פי מאה מיליון מהשדה המגנטי של כדור הארץ.
מדידת חוזק מגנטי
מדענים ומהנדסים בדרך כלל מתייחסים לאף אחד כוח משיכה או חוזק השדה המגנטי בעת קביעת חוזק המגנטים. כוח משיכה הוא כמה כוח אתה צריך להפעיל כשמושך מגנט הרחק מחפץ פלדה או מגנט אחר. יצרנים מתייחסים לכוח זה באמצעות קילוגרמים, כדי להתייחס למשקל שהוא כוח זה, או ניוטון, כמדידת חוזק מגנטי.
עבור מגנטים שמשתנים בגודלם או במגנטיות על פני החומר שלהם, השתמש במשטח מוט המגנטים כדי לבצע מדידת חוזק מגנטי. ערוך מדידות של חוזק מגנטי של החומרים שברצונך למדוד על ידי השארת הרחק מחפצים מגנטיים אחרים. כמו כן, עליך להשתמש רק במדדי גאוס המודדים שדות מגנטיים בפחות או שווים לתדרי זרם חילופין (AC) של 60 הרץ עבור מכשירי חשמל ביתיים, ולא למגנטים.
חוזק מגנטים לנוידימיום
ה מספר כיתה או מספר N משמש לתיאור כוח המשיכה. מספר זה פרופורציונאלי בערך לכוח המשיכה למגנטים neodymium. ככל שהמספר גבוה יותר, כך המגנט חזק יותר. זה גם אומר לך את טסלה חוזק המגנט neodymium. מגנט N35 הוא 35 מגה גאוס או 3500 טסלה.
במסגרות מעשיות, מדענים ומהנדסים יכולים לבדוק ולקבוע את דרגת המגנטים המשתמשים במוצר האנרגיה המרבי של החומר המגנטי ביחידות של MGOes, או מגהאוס-אוסטרים, שזה המקבילה לכ- 7957.75 J / m3 (ג'ול למטר קובית). ה- MGOes של מגנט אומרים לכם את הנקודה המרבית על המגנטים עקומת נימול, ידוע גם כ עקומת BH או עקומת היסטריה, פונקציה שמסבירה את חוזק המגנט. זה קובע כמה קשה לנתח את המגנט וכיצד צורת המגנטים משפיעה על חוזקו וביצועיו.
מדידת מגנט של MGOe תלויה בחומר המגנטי. מבין המגנטים האדומים הנדירים, למגנטים הניאודימיום יש בדרך כלל 35 עד 52 מג"ו, מגנטים לסמריום-קובלט (SmCo) בעלי 26, במגנטים לאלניקו 5.4, במגנטים לקרמיקה 3.4 ומגנטים גמישים הם 0.6-1.2 מג"ג. בעוד שמגנטים אדומים נדירים של ניאודימיום ו- SmCo הם מגנטים חזקים בהרבה מאלו הקרמיים, אך קל למגנט למגנטים לקרמיקה, לעמוד בפני קורוזיה באופן טבעי וניתן לעצב אותם לצורות שונות. אחרי שהם נוצרו למוצקים, עם זאת, הם מתפרקים בקלות מכיוון שהם שבירים.
כאשר אובייקט הופך לממגנט בגלל שדה מגנטי חיצוני, האטומים שבתוכו מיושרים בצורה מסוימת כדי לאפשר לאלקטרונים לזרום בחופשיות. כאשר מוסרים את השדה החיצוני, החומר מתמגנט אם נשאר היישור או חלק מיישור האטומים. דמגנטיזציה כרוכה לעתים קרובות בחום או בשדה מגנטי מנוגד.
דמגנטיזציה, BH או עקומת היסטרזיס
השם "עקומת BH" נקרא על ידי הסמלים המקוריים המייצגים כוח שדה ועוצמת שדה מגנטי בהתאמה, B ו- H. השם "היסטריה" משמש לתיאור כיצד מצב המגנטיזציה הנוכחי של מגנט תלוי באופן בו השדה השתנה בעבר לקראת מצבה הנוכחי.
••• סיד חוסיין אתרבתרשים של עקומת היסטריה למעלה, נקודות A ו- E מתייחסות לנקודות הרוויה בכיוונים קדימה וגם אחורה, בהתאמה. B ו- E קראו ל נקודות שמירה או שרידות רוויה, המגנטציה שנותרה בשדה אפס לאחר יישום שדה מגנטי חזק מספיק בכדי להרוות את החומר המגנטי לשני הכיוונים. זהו השדה המגנטי שנשאר כאשר הכוח המניע של השדה המגנטי החיצוני מכובה. רואים בכמה חומרים מגנטיים, הרוויה היא המצב שהושג כאשר עלייה בשדה מגנטי חיצוני מיושם H אינה יכולה להגדיל את המגנטיזציה של החומר עוד יותר, ולכן צפיפות השטף המגנטי הכולל B פחות או יותר יורדת.
C ו- F מייצגים את כפיית המגנט, כמה מהשדה ההפוך או ההפוך נחוץ כדי להחזיר את המגנטיזציה של החומר ל -0 לאחר שהושם השדה המגנטי החיצוני לשני הכיוונים.
העקומה מנקודות D ל- A מייצגת את עקומת המגנטציה הראשונית. A עד F הוא עקומת הירידה לאחר הרוויה, והריפוי מ- F ל- D הוא עקומת ההחזרה התחתונה. עקומת הדמנאטיזציה מספרת כיצד החומר המגנטי מגיב לשדות מגנטיים חיצוניים והנקודה בה המגנט רווי, כלומר הנקודה בה הגדלת השדה המגנטי החיצוני כבר לא מגדילה את המגנטציה של החומרים.
בחירת מגנטים לפי חוזק
מגנטים שונים מתייחסים למטרות שונות. מספר N52 הוא החוזק הגבוה ביותר האפשרי עם החבילה הקטנה ביותר האפשרית בטמפרטורת החדר. N42 היא גם בחירה נפוצה שמגיעה בחוזק אפקטיבי, אפילו בטמפרטורות גבוהות. בטמפרטורות גבוהות יותר, מגנטים של N42 עשויים להיות חזקים יותר מאלו של N52, עם גרסאות מיוחדות כמו מגנטים N42SH שתוכננו במיוחד לטמפרטורות חמות.
עם זאת, יש להיזהר בעת החלת מגנטים באזורים עם כמויות חום גבוהות. החום הוא גורם חזק במיגנטציה של מגנטים. לעומת זאת, מגנטים לנאודימיום מאבדים מעט מאוד כוח לאורך זמן.
שדה מגנטי ושטף מגנטי
עבור כל חפץ מגנטי, מדענים ומהנדסים מציינים את השדה המגנטי כשהוא נוהג מקצהו הצפוני של מגנט לקצהו הדרומי. במונח זה, "צפון" ו"דרום "הם מאפיינים שרירותיים של המגנט כדי לוודא שקווי השדה המגנטי נושאים כך, ולא את כיווני הקרדינל" צפון "ו"דרום" המשמשים בגיאוגרפיה ובמיקום.
חישוב שטף מגנטי
אתה יכול לדמיין שטף מגנטי כרשת שתופס כמויות מים או נוזלים שזורמים דרכו. שטף מגנטי, המודד כמה מהשדה המגנטי הזה ב עובר באזור מסוים א ניתן לחשב עם Φ = BAcosθ בו θ הוא הזווית בין הקו הניצב למשטח האזור וקטור השדה המגנטי. זווית זו מאפשרת לשטף מגנטי להסביר את אופן הזווית של צורת האזור ביחס לשדה בכדי לתפוס כמויות שונות של השדה. זה מאפשר לך להחיל את המשוואה על משטחים גיאומטריים שונים כמו צילינדרים וכדורים.
לזרם בחוט ישר אני, השדה המגנטי ברדיוסים שונים r ניתן לחשב באמצעות הרחק מחוט החשמל באמצעות חוק אמפרס B = μ0I / 2πr בו μ0 ("מו כלום") הוא 1.25 על 10-6 ח / מ (תרנגולות למטר, בהן הלדת מודדת השראות) קבוע חדירות הוואקום למגנטיות. אתה יכול להשתמש בכלל הימני כדי לקבוע את הכיוון שקווי השדה המגנטי האלה נוקטים. על פי הכלל הימני, אם אתה מכוון את האגודל הימני שלך לכיוון הזרם החשמלי, קווי השדה המגנטי ייווצרו במעגלים קונצנטריים עם הכיוון שניתן בכיוון בו האצבעות שלך מתכרבלות.
אם אתה רוצה לקבוע כמה מתח נובע משינויים בשדה מגנטי ושטף מגנטי עבור חוטי חשמל או סלילים, אתה יכול גם להשתמש חוק בימינו, V = -N Δ (BA) / Δt בו נ הוא מספר הפניות בסליל החוט, Δ (BA) ("דלתא B A") מתייחס לשינוי בתוצר של שדה מגנטי ואזור ו Δt הוא השינוי בזמן בו התנועה או התנועה מתרחשות. זה מאפשר לך לקבוע כיצד שינויים במתח נובעים משינויים בסביבה המגנטית של חוט או חפץ מגנטי אחר בנוכחות שדה מגנטי.
מתח זה הוא כוח אלקטרומטי שיכול לשמש למעגלי חשמל וסוללות. ניתן גם להגדיר את הכוח האלקטרומוטיבי המושרה כשלילי של קצב השינוי של השטף המגנטי כפול מספר הסיבובים בסליל.