Innehåll
- Magnetiskt beteende
- Mätning av magnetisk styrka
- Styrka av neodymmagneter
- Demagnetization, BH eller Hysteresis Curve
- Att välja magneter efter styrka
- Magnetiskt fält och magnetiskt flöde
- Beräkning av magnetiskt flöde
Magneter har många styrkor, och du kan använda a gaussmätare för att bestämma styrkan hos en magnet. Du kan mäta magnetfältet i teslas eller magnetflödet i webbers eller Teslas • m2 ("tesla kvadratmeter"). De magnetiskt fält är tendensen att en magnetisk kraft induceras på rörliga laddade partiklar i närvaro av dessa magnetfält.
Magnetiskt flöde är en mätning av hur mycket av ett magnetfält som passerar genom ett visst ytområde för en yta såsom ett cylindriskt skal eller ett rektangulärt ark. Eftersom dessa två mängder, fält och flöde, är nära besläktade, används båda som kandidater för att bestämma styrkan hos en magnet. För att bestämma styrkan:
Kraften hos magneter i olika nackdelar och situationer kan mätas med mängden magnetisk kraft eller magnetfält de avger. Forskare och ingenjörer tar hänsyn till magnetfält, magnetisk kraft, flöde, magnetiskt ögonblick och till och med den magnetiska naturen hos magneterna de använder i experimentell forskning, medicin och industri när de bestämmer hur starka magneter är.
Du kan tänka på gaussmätare som en magnetisk hållfasthetsmätare. Denna metod för mätning av magnetstyrka kan användas för att bestämma den magnetiska styrkan för luftfrakt som måste vara strikt för att bära neodymmagneter. Detta är sant eftersom teslaens neodymiummagnetstyrka och magnetfältet som den producerar kan störa flygplanets GPS. Den neodymiummagnetiska styrkan tesla, som den för andra magneter, bör minska med kvadratet på avståndet bort från den.
Magnetiskt beteende
Magneternas beteende beror på det kemiska och atommaterial som utgör dem. Dessa kompositioner låter forskare och ingenjörer studera hur väl materialen låter elektroner eller laddningar flyta genom dem för att möjliggöra magnetisering. Dessa magnetiska moment, den magnetiska egenskapen för att ge fältet en fart eller rotationskraft i närvaro av ett magnetfält, beror till stor del på materialet som gör magneterna vid bestämning av om de är diamagnetiska, paramagnetiska eller ferromagnetiska.
Om magneter är gjorda av material som har ingen eller få oparade elektroner, de är diamagnetiska. Dessa material är mycket svaga och i närvaro av ett magnetfält producerar de negativa magnetiseringar. Det är svårt att inducera magnetiska ögonblick i dem.
para material har oparade elektroner så att, i närvaro av ett magnetfält, materialen uppvisar partiella justeringar som ger det en positiv magnetisering.
Till sist, ferromagnetiska material som järn, nickel eller magnetit har mycket starka attraktioner så att dessa material utgör permanentmagneter. Atomerna är inriktade på ett sådant sätt att de enkelt utbyter krafter och låter ström flyta igenom med stor effektivitet. Dessa skapar kraftfulla magneter med utbyteskrafterna som är ungefär 1000 Teslas, vilket är 100 miljoner gånger starkare än jordens magnetfält.
Mätning av magnetisk styrka
Forskare och ingenjörer hänvisar i allmänhet till antingen dragkraft eller styrkan hos magnetfältet vid bestämning av styrkan hos magneter. Dragkraft är hur mycket kraft du behöver utöva när du drar bort en magnet från ett stålföremål eller en annan magnet. Tillverkare hänvisar till denna kraft med hjälp av kilo, för att hänvisa till vikten som denna kraft är, eller Newton, som en magnetisk styrkmätning.
För magneter som varierar i storlek eller magnetism över sitt eget material, använd magneten polytan för att göra en magnetstyrka mätning. Gör mätningar av magnetstyrka av materialen du vill mäta genom att förbli långt ifrån andra magnetiska föremål. Du bör också bara använda gaussmätare som mäter magnetfält på mindre än eller lika med 60 Hz växelströmfrekvenser (AC) för hushållsapparater, inte för magneter.
Styrka av neodymmagneter
De betygsnummer eller N-nummer används för att beskriva dragkraften. Detta antal är ungefär proportionell mot dragkraften för neodymmagneter. Ju högre antal, desto starkare magnet. Den berättar också Tesla för neodymmagnetstyrkan. En N35-magnet är 35 Mega Gauss eller 3500 Tesla.
I praktiska miljöer kan forskare och ingenjörer testa och bestämma graden av magneter med användning av den maximala energiprodukten för magnetmaterialet i enheter av MGOer, eller megagauss-östers, vilket motsvarar cirka 7957,75 J / m3 (joule per kubikmeter). MGO: s för en magnet berättar dig för maxpunkterna på magneterna avmagnetiseringskurva, också känd som BH-kurva eller hystereskurva, en funktion som förklarar magnetens styrka. Den redogör för hur svårt det är att avmagnetisera magneten och hur magneternas form påverkar dess styrka och prestanda.
En MGOe-magnetmätning beror på magnetmaterialet. Bland de sällsynta jordartsmagneterna har neodymmagneter generellt 35 till 52 MGO, samarium-kobolt (SmCo) magneter har 26, alnico magneter har 5,4, keramiska magneter har 3,4 och flexibla magneter är 0,6-1,2 MGO. Medan sällsynta jordartsmagneter av neodym och SmCo är mycket starkare magneter än keramiska, är keramiska magneter lätta att magnetisera, motstå korrosion naturligt och kan formas till olika former. Efter att de har formats till fasta ämnen bryts de dock lätt ned eftersom de är spröda.
När ett föremål magnetiseras på grund av ett yttre magnetfält, justeras atomerna i det på ett visst sätt för att låta elektroner flyta fritt. När det yttre fältet tas bort magnetiseras materialet om inriktningen eller en del av inriktningen av atomer kvarstår. Demagnetisering involverar ofta värme eller ett motsatt magnetfält.
Demagnetization, BH eller Hysteresis Curve
Namnet "BH-kurva" namngavs för de ursprungliga symbolerna för att representera fält- och magnetfältstyrka, respektive B och H. Namnet "hysteres" används för att beskriva hur magnetens aktuella magnetiseringstillstånd beror på hur fältet har förändrats i det förflutna fram till dess nuvarande tillstånd.
••• Syed Hussain AtherI diagrammet över en hystereskurva ovan hänvisar punkterna A och E till mättnadspunkterna i både respektive framåt och bakåt. B och E kallade kvarhållande poäng eller mättnadsöverblick, magnetiseringen som förblir i nollfältet efter att ett magnetfält appliceras som är tillräckligt stark för att mäta magnetmaterialet för båda riktningarna. Detta är magnetfältet som är kvar när drivkraften för det yttre magnetfältet stängs av. Sett i vissa magnetiska material är mättnad det tillstånd som uppnås när en ökning av applicerat yttre magnetfält H inte kan öka magnetiseringen av materialet ytterligare, så den totala magnetiska flödestätheten B är mer eller mindre nivåer av.
C och F representerar magnetens tvång, hur mycket av det omvända eller motsatta fältet är nödvändigt för att återföra magnetiseringen av materialet till 0 efter det yttre magnetfältet har applicerats i endera riktningen.
Kurvan från punkterna D till A representerar den initiala magnetiseringskurvan. A till F är den nedåtgående kurvan efter mättnad, och botningen från F till D är den lägre returkurvan. Demagnetiseringskurvan berättar hur magnetmaterialet reagerar på yttre magnetfält och den punkt vid vilken magneten är mättad, vilket innebär att den ökning av det yttre magnetfältet inte ökar materialmagnetiseringen längre.
Att välja magneter efter styrka
Olika magneter adresserar olika syften. Klassnummer N52 är den högsta möjliga styrka med minsta möjliga paket vid rumstemperatur. N42 är också ett vanligt val som har en kostnadseffektiv styrka, även vid höga temperaturer. Vid vissa högre temperaturer kan N42-magneter vara kraftigare än N52-magneter med vissa specialiserade versioner som N42SH-magneter som är speciellt utformade för heta temperaturer.
Var dock försiktig när du applicerar magneter i områden med stora mängder värme. Värme är en stark faktor för avmagnetisering av magneter. Neodymmagneter förlorar dock i allmänhet mycket liten styrka över tiden.
Magnetiskt fält och magnetiskt flöde
För alla magnetiska föremål betecknar forskare och ingenjörer magnetfältet när det kör från norra änden av en magnet till dess södra ände. I detta läge är "norr" och "söder" godtyckliga egenskaper hos magnetiska för att se till att magnetfältlinjerna bär detta sätt, inte kardinalriktningarna "norr" och "söder" som används i geografi och plats.
Beräkning av magnetiskt flöde
Du kan föreställa dig magnetiskt flöde som ett nät som fångar mängder vatten eller vätska som rinner genom det. Magnetiskt flöde, som mäter hur mycket av detta magnetfält B passerar genom ett visst område EN kan beräknas med Φ = BAcosθ i vilken θ är vinkeln mellan linjen vinkelrätt mot ytan på området och magnetfältvektorn. Denna vinkel låter magnetiskt flöde redovisa hur formen på området kan vinklas med avseende på fältet för att fånga olika mängder av fältet. Detta gör att du kan tillämpa ekvationen på olika geometriska ytor som cylindrar och sfärer.
För ström i rak tråd jag, magnetfältet vid olika radier r bort från den elektriska ledningen kan beräknas med Ampères Law B = μ0I / 2πr i vilken μ0 ("mu ingenting") är 1,25 x 10-6 H / m (hönar per meter, där höns mäter induktans) vakuumpermeabilitetskonstanten för magnetism. Du kan använda högerregeln för att bestämma riktningen dessa magnetfältlinjer tar. Enligt högerregeln, om du pekar din högra tumme i riktningen för den elektriska strömmen, kommer magnetfältlinjerna att bildas i koncentriska cirklar med den riktning som ges i riktningen som fingrarna rullar in.
Om du vill bestämma hur mycket spänning som är resultatet av förändringar i magnetfält och magnetflöde för elektriska ledningar eller spolar kan du också använda Idag lag, V = -N Δ (BA) / Δt i vilken N är antalet varv i trådspolen, Δ (BA) ("delta B A") avser förändringen i produkten av magnetfält och ett område och At är den tidförändring som rörelsen eller rörelsen inträffar under. Detta låter dig bestämma hur förändringar i spänning kommer från förändringar i magnetmiljön för en tråd eller annat magnetiskt objekt i närvaro av ett magnetfält.
Denna spänning är en elektromotorisk kraft som kan användas för att driva kretsar och batterier. Du kan också definiera den inducerade elektromotoriska kraften som den negativa av hastigheten för magnetfluxens förändring gånger antalet varv i spolen.