كيفية قياس قوة المغناطيس

يأتي المغناطيس في العديد من نقاط القوة ، ويمكنك استخداممتر جاوسلتحديد قوة المغناطيس. يمكنك قياس المجال المغناطيسي في teslas أو التدفق المغناطيسي في webers أو Teslas • m² ("متر مربع تسلا"). الحقل مغناطيسيهو الميل لقوة مغناطيسية ليتم تحفيزها على تحريك الجسيمات المشحونة في وجود هذه المجالات المغناطيسية.

​الفيض المغناطيسيهو قياس مقدار المجال المغناطيسي الذي يمر عبر مساحة سطح معينة لسطح مثل غلاف أسطواني أو صفيحة مستطيلة. نظرًا لأن هاتين الكميتين ، المجال والتدفق ، مرتبطان ارتباطًا وثيقًا ، يتم استخدام كلاهما كمرشحين لتحديد قوة المغناطيس. لتحديد القوة:

1. باستخدام مقياس جاوس ، يمكنك نقل المغناطيس إلى منطقة لا توجد بها أجسام مغناطيسية أخرى (مثل أجهزة الميكروويف وأجهزة الكمبيوتر) في مكان قريب.
2. ضع مقياس الجاوس مباشرة على سطح أحد أقطاب المغناطيس.
3. حدد موقع الإبرة على مقياس gauss وابحث عن العنوان المقابل. يتراوح مدى معظم أجهزة قياس جاوس من 200 إلى 400 جاوس ، مع وجود 0 جاوس (بدون مجال مغناطيسي) في الوسط ، وغاوس سالب على اليسار ، وغاوس موجب على اليمين. كلما ابتعدت الإبرة عن اليسار أو اليمين ، كلما كان المجال المغناطيسي أقوى.

•••سيد حسين أثير

يمكن قياس قوة المغناطيس في السياقات والمواقف المختلفة بمقدار القوة المغناطيسية أو المجال المغناطيسي الذي ينبعث منه. يأخذ العلماء والمهندسون في الاعتبار المجال المغناطيسي والقوة المغناطيسية والتدفق والعزم المغناطيسي وحتى الطبيعة المغناطيسية للمغناطيسات التي يستخدمونها في البحث التجريبي والطب والصناعة عند تحديد مدى قوتها المغناطيس.

يمكنك التفكير فيمتر جاوسكمقياس قوة مغناطيسية. يمكن استخدام طريقة قياس القوة المغناطيسية هذه لتحديد القوة المغناطيسية للشحن الجوي التي يجب أن تكون صارمة بشأن حمل مغناطيس النيوديميوم. هذا صحيح لأن قوة مغناطيس النيوديميوم تسلا والمجال المغناطيسي الذي تنتجه يمكن أن يتداخل مع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) للطائرة. يجب أن تنخفض القوة المغناطيسية للنيوديميوم ، مثلها مثل المغناطيسات الأخرى ، بمقدار مربع المسافة البعيدة عنها.

يعتمد سلوك المغناطيس على المادة الكيميائية والذرية التي تتكون منها. تسمح هذه التركيبات للعلماء والمهندسين بدراسة مدى جودة السماح للمواد بالإلكترونات أو الشحنات بالتدفق من خلالها للسماح بحدوث المغنطة. هذه اللحظات المغناطيسية ، الخاصية المغناطيسية تعطي المجال زخمًا أو قوة دورانية في وجود مغناطيسي يعتمد بشكل كبير على المادة التي تصنع المغناطيس في تحديد ما إذا كانت مغناطيسية أم مغنطيسية أم مغناطيسية أم مغنطيسية.

إذا كان المغناطيس مصنوعًا من مواد لا تحتوي على إلكترونات غير زوجية أو تحتوي على عدد قليل منها ، فهي كذلكمغناطيسي. هذه المواد ضعيفة للغاية ، وفي وجود مجال مغناطيسي ، فإنها تنتج مغنطيسات سلبية. من الصعب إحداث لحظات مغناطيسية فيها.

​بارامغناطيسيتحتوي المواد على إلكترونات غير متزاوجة ، لذا في وجود مجال مغناطيسي ، تظهر المواد محاذاة جزئية تمنحها مغنطة موجبة.

أخيرا،مغنطيسيةتحتوي المواد مثل الحديد والنيكل والمغنتيت على عوامل جذب قوية جدًا مثل أن هذه المواد تشكل مغناطيسًا دائمًا. تتراصف الذرات بطريقة تجعلها تتبادل القوى بسهولة وتسمح للتيار بالتدفق بكفاءة عالية. يصنع هذا مغناطيسًا قويًا مع قوى تبادل تبلغ حوالي 1000 تسلا ، وهو أقوى 100 مليون مرة من المجال المغناطيسي للأرض.

يشير العلماء والمهندسون عمومًا إلى أي منسحب القوةأو قوة المجال المغناطيسي عند تحديد قوة المغناطيس. قوة السحب هي مقدار القوة التي تحتاج إلى بذلها عند سحب مغناطيس بعيدًا عن جسم فولاذي أو مغناطيس آخر. يشير المصنّعون إلى هذه القوة باستخدام أرطال للإشارة إلى وزن هذه القوة ، أو نيوتن ، كمقياس للقوة المغناطيسية.

بالنسبة للمغناطيسات التي تختلف في الحجم أو المغناطيسية عبر المواد الخاصة بها ، استخدم سطح قطب المغناطيس لإجراء قياس القوة المغناطيسية. قم بإجراء قياسات القوة المغناطيسية للمواد التي تريد قياسها بالبقاء بعيدًا عن الأجسام المغناطيسية الأخرى. أيضًا ، يجب عليك فقط استخدام مقاييس الجاوس التي تقيس الحقول المغناطيسية بأقل من أو تساوي 60 هرتز من ترددات التيار المتردد (AC) للأجهزة المنزلية ، وليس للمغناطيس.

الرقم الصفأورقم Nيستخدم لوصف قوة السحب. هذا الرقم يتناسب تقريبًا مع قوة السحب لمغناطيس النيوديميوم. كلما زاد الرقم ، كان المغناطيس أقوى. يخبرك أيضًا عن قوة مغناطيس النيوديميوم تسلا. مغناطيس N35 هو 35 ميجا جاوس أو 3500 تسلا.

في الإعدادات العملية ، يمكن للعلماء والمهندسين اختبار وتحديد درجة المغناطيس باستخدام منتج الطاقة القصوى للمادة المغناطيسية في وحداتMGOes ، أو megagauss-oesterdsوهو ما يعادل حوالي 7957.75 جول / م³ (جول لكل متر مكعب). تخبرك MGOes للمغناطيس بالنقطة القصوى للمغناطيسمنحنى إزالة المغناطيسية، المعروف أيضًا باسممنحنى BHأومنحنى التباطؤ، وظيفة تشرح قوة المغناطيس. إنه يفسر مدى صعوبة إزالة المغناطيس وكيف يؤثر شكل المغناطيس على قوته وأدائه.

يعتمد قياس المغناطيس MGOe على المادة المغناطيسية. من بين المغناطيسات الأرضية النادرة ، تحتوي مغناطيس النيوديميوم بشكل عام على 35 إلى 52 MGOes ، السماريوم والكوبالت (SmCo) يحتوي المغناطيس على 26 مغناطيس النيكو 5.4 ومغناطيس السيراميك له 3.4 والمغناطيسات المرنة 0.6-1.2 MGOes. في حين أن المغناطيسات الأرضية النادرة من النيوديميوم و SmCo هي مغناطيس أقوى بكثير من المغناطيسات الخزفية ، فإن مغناطيسات السيراميك سهلة المغنطة ومقاومة التآكل بشكل طبيعي ويمكن تشكيلها في أشكال مختلفة. بعد أن يتم تشكيلها في مواد صلبة ، فإنها تتحلل بسهولة لأنها هشة.

عندما يصبح جسم ما ممغنطًا بسبب مجال مغناطيسي خارجي ، يتم محاذاة الذرات بداخله بطريقة معينة للسماح للإلكترونات بالتدفق بحرية. عند إزالة المجال الخارجي ، تصبح المادة ممغنطة إذا بقيت المحاذاة أو جزء من محاذاة الذرات. غالبًا ما تتضمن إزالة المغناطيسية حرارة أو مجالًا مغناطيسيًا متعاكسًا.

تم تسمية اسم "منحنى BH" للرموز الأصلية لتمثيل المجال وشدة المجال المغناطيسي ، على التوالي ، B و H. يستخدم اسم "التباطؤ" لوصف كيف تعتمد حالة المغنطة الحالية للمغناطيس على كيفية تغير المجال في الماضي وصولاً إلى حالته الحالية.

•••سيد حسين أثير

في الرسم التخطيطي لمنحنى التخلفية أعلاه ، تشير النقطتان A و E إلى نقاط التشبع في كلا الاتجاهين الأمامي والخلفي ، على التوالي. دعا B و Eنقاط الاستبقاءأو بقايا التشبع ، المغنطة المتبقية في المجال الصفري بعد تطبيق مجال مغناطيسي قوي بما يكفي لتشبع المادة المغناطيسية لكلا الاتجاهين. هذا هو المجال المغناطيسي المتبقي عند إيقاف تشغيل القوة الدافعة للحقل المغناطيسي الخارجي. في بعض المواد المغناطيسية ، التشبع هو الحالة التي يتم الوصول إليها عند زيادة المجال المغناطيسي الخارجي المطبق H لا يمكن زيادة مغنطة المادة بشكل أكبر ، وبالتالي فإن كثافة التدفق المغناطيسي الكلية B أكثر أو أقل من المستويات إيقاف.

تمثل C و F قوة المغناطيس ، وكم من المجال العكسي أو المقابل ضروري إعادة مغنطة المادة مرة أخرى إلى 0 بعد تطبيق المجال المغناطيسي الخارجي في أي منهما اتجاه.

يمثل المنحنى من النقاط D إلى A منحنى المغنطة الأولي. من A إلى F هو المنحنى الهابط بعد التشبع ، والعلاج من F إلى D هو منحنى العائد الأدنى. يخبرك منحنى إزالة المغناطيسية كيف تستجيب المادة المغناطيسية للحقول المغناطيسية الخارجية والنقطة التي عندها المغناطيس مشبع ، مما يعني أن النقطة التي عندها لا يؤدي زيادة المجال المغناطيسي الخارجي إلى زيادة مغنطة المادة أي أكثر من ذلك.

المغناطيسات المختلفة تعالج أغراض مختلفة. رقم الدرجة N52 هو أعلى قوة ممكنة مع أصغر حزمة ممكنة في درجة حرارة الغرفة. N42 هو أيضًا خيار شائع يأتي بقوة فعالة من حيث التكلفة ، حتى في درجات الحرارة المرتفعة. في بعض درجات الحرارة المرتفعة ، قد يكون مغناطيس N42 أقوى من مغناطيس N52 مع بعض الإصدارات المتخصصة مثل مغناطيس N42SH المصمم خصيصًا لدرجات الحرارة المرتفعة.

كن حذرًا عند تطبيق المغناطيس في مناطق ذات كميات عالية من الحرارة. الحرارة عامل قوي في إزالة المغناطيس. ومع ذلك ، تفقد مغناطيس النيوديميوم بشكل عام القليل من القوة بمرور الوقت.

بالنسبة لأي جسم مغناطيسي ، يشير العلماء والمهندسون إلى المجال المغناطيسي أثناء تحركه من الطرف الشمالي للمغناطيس إلى نهايته الجنوبية. في هذا السياق ، يعتبر "الشمال" و "الجنوب" خصائص عشوائية للمغناطيس للتأكد من تحمل خطوط المجال المغناطيسي بهذه الطريقة ، وليس الاتجاهات الأساسية "الشمال" و "الجنوب" المستخدمة في الجغرافيا و موقعك.

يمكنك أن تتخيل التدفق المغناطيسي كشبكة تلتقط كميات من الماء أو السائل الذي يتدفق من خلاله. التدفق المغناطيسي ، والذي يقيس مقدار هذا المجال المغناطيسيبيمر عبر منطقة معينةأيمكن حسابها باستخدام

بحيثθهي الزاوية بين الخط العمودي على سطح المنطقة ومتجه المجال المغناطيسي. تتيح هذه الزاوية حساب التدفق المغناطيسي لكيفية تحديد زاوية شكل المنطقة بالنسبة للحقل لالتقاط كميات مختلفة من المجال. يتيح لك ذلك تطبيق المعادلة على أسطح هندسية مختلفة مثل الأسطوانات والمجالات.

•••سيد حسين أثير

لتيار في سلك مستقيمأنا، المجال المغناطيسي في مختلف أنصاف الأقطارصبعيدًا عن السلك الكهربائي يمكن حسابه باستخدامقانون امبير​

بحيثμ₀("mu naught") هي1.25 × 10^-6 ح / م(هنري لكل متر ، حيث يقيس هنري الحث) ثابت نفاذية الفراغ للمغناطيسية. يمكنك استخدام قاعدة اليد اليمنى لتحديد الاتجاه الذي تأخذه خطوط المجال المغناطيسي. وفقًا لقاعدة اليد اليمنى ، إذا وجهت إبهامك الأيمن في اتجاه التيار الكهربائي ، فإن ستتشكل خطوط المجال المغناطيسي في دوائر متحدة المركز بالاتجاه الذي يحدده الاتجاه الذي تسلكه تجعيد الأصابع.

إذا كنت ترغب في تحديد مقدار الجهد الناتج عن التغيرات في المجال المغناطيسي والتدفق المغناطيسي للأسلاك أو الملفات الكهربائية ، فيمكنك أيضًا استخدامقانون فاراداي​,

بحيثنهو عدد الدورات في ملف السلك ،Δ (بكالوريوس)("دلتا ب أ") تشير إلى التغيير في ناتج المجال المغناطيسي ومنطقة وΔtهو التغيير في الوقت الذي تحدث فيه الحركة أو الحركة. يتيح لك هذا تحديد كيف تنتج التغيرات في الجهد عن التغيرات في البيئة المغناطيسية لسلك أو أي جسم مغناطيسي آخر في وجود مجال مغناطيسي.

هذا الجهد هو قوة دافعة كهربائية يمكن استخدامها لتشغيل الدوائر والبطاريات. يمكنك أيضًا تحديد القوة الدافعة الكهربائية المستحثة على أنها سالبة معدل تغير التدفق المغناطيسي مضروبًا في عدد الدورات في الملف.