Πώς να μετρήσετε τη δύναμη των μαγνητών

Οι μαγνήτες έχουν πολλές δυνατότητες και μπορείτε να χρησιμοποιήσετε έναμετρητής gaussγια τον προσδιορισμό της ισχύος ενός μαγνήτη. Μπορείτε να μετρήσετε το μαγνητικό πεδίο σε teslas ή τη μαγνητική ροή σε webers ή το Teslas • m² ("τεσλά τετραγωνικά μέτρα"). ομαγνητικό πεδίοείναι η τάση να προκαλείται μια μαγνητική δύναμη κατά την κίνηση φορτισμένων σωματιδίων παρουσία αυτών των μαγνητικών πεδίων.

​Μαγνητική ροήείναι μια μέτρηση του μέρους ενός μαγνητικού πεδίου που διέρχεται από μια συγκεκριμένη επιφάνεια για μια επιφάνεια όπως ένα κυλινδρικό κέλυφος ή ένα ορθογώνιο φύλλο. Επειδή αυτές οι δύο ποσότητες, πεδίο και ροή, είναι στενά συνδεδεμένες, και οι δύο χρησιμοποιούνται ως υποψήφιοι για τον προσδιορισμό της ισχύος ενός μαγνήτη. Για τον προσδιορισμό της αντοχής:

1. Με έναν μετρητή gauss, μπορείτε να μεταφέρετε τον μαγνήτη σε μια περιοχή όπου δεν υπάρχουν άλλα μαγνητικά αντικείμενα (όπως μικροκύματα και υπολογιστές).
2. Τοποθετήστε το μετρητή gauss απευθείας στην επιφάνεια ενός από τους πόλους του μαγνήτη.
instagram story viewer
3. Εντοπίστε τη βελόνα στο μετρητή gauss και βρείτε την αντίστοιχη επικεφαλίδα. Οι περισσότεροι μετρητές gauss έχουν εύρος από 200 έως 400 gauss, με 0 gauss (χωρίς μαγνητικό πεδίο) στο κέντρο, αρνητικό gauss στα αριστερά και θετικό gauss στα δεξιά. Όσο πιο αριστερά ή δεξιά βρίσκεται η βελόνα, τόσο ισχυρότερο είναι το μαγνητικό πεδίο.

•••Σουντ Χουσεΐν Άθερ

Η ισχύς των μαγνητών σε διαφορετικά περιβάλλοντα και καταστάσεις μπορεί να μετρηθεί με την ποσότητα μαγνητικής δύναμης ή μαγνητικού πεδίου που εκπέμπουν. Οι επιστήμονες και οι μηχανικοί λαμβάνουν υπόψη το μαγνητικό πεδίο, τη μαγνητική δύναμη, τη ροή, τη μαγνητική ροπή και το ζυγό μαγνητική φύση των μαγνητών που χρησιμοποιούν στην πειραματική έρευνα, την ιατρική και τη βιομηχανία όταν καθορίζουν πόσο ισχυρή μαγνήτες είναι.

Μπορείτε να σκεφτείτε τομετρητής gaussως μετρητής μαγνητικής ισχύος. Αυτή η μέθοδος μέτρησης μαγνητικής αντοχής μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της μαγνητικής αντοχής του φορτίου αέρα που πρέπει να είναι αυστηρή όσον αφορά τη μεταφορά μαγνητών νεοδυμίου. Αυτό ισχύει επειδή η ισχύς μαγνήτη νεοδυμίου Tesla και το μαγνητικό πεδίο που παράγει μπορούν να επηρεάσουν το GPS του αεροσκάφους. Η μαγνητική ισχύς του νεοδύμιου tesla, όπως και των άλλων μαγνητών, θα πρέπει να μειωθεί κατά το τετράγωνο της απόστασης μακριά από αυτό.

Η συμπεριφορά των μαγνητών εξαρτάται από το χημικό και ατομικό υλικό που τα απαρτίζουν. Αυτές οι συνθέσεις επιτρέπουν σε επιστήμονες και μηχανικούς να μελετήσουν πόσο καλά τα υλικά αφήνουν τα ηλεκτρόνια ή τα φορτία να ρέουν μέσα τους για να επιτρέψουν την πραγματοποίηση μαγνητισμού. Αυτές οι μαγνητικές ροπές, η μαγνητική ιδιότητα για να δώσει στο πεδίο μια ορμή ή περιστροφική δύναμη παρουσία ενός μαγνητικού πεδίο, εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από το υλικό που κάνουν τους μαγνήτες για να προσδιορίσουν εάν είναι διαμαγνητικοί, παραμαγνητικοί ή σιδηρομαγνητική.

Εάν οι μαγνήτες είναι κατασκευασμένοι από υλικά που δεν έχουν ή μερικά ζεύγη ηλεκτρόνια, είναιδιαμαγνητικός. Αυτά τα υλικά είναι πολύ αδύναμα και, παρουσία μαγνητικού πεδίου, παράγουν αρνητικούς μαγνητισμούς. Είναι δύσκολο να προκαλέσουμε μαγνητικές στιγμές σε αυτές.

​Παραμαγνητικόςτα υλικά έχουν μη ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια έτσι ώστε, παρουσία μαγνητικού πεδίου, τα υλικά παρουσιάζουν μερικές ευθυγραμμίσεις που του δίνουν θετικό μαγνητισμό.

Τελικά,σιδηρομαγνητικήυλικά όπως ο σίδηρος, το νικέλιο ή ο μαγνητίτης έχουν πολύ ισχυρά αξιοθέατα έτσι ώστε αυτά τα υλικά να αποτελούν μόνιμους μαγνήτες. Τα άτομα ευθυγραμμίζονται με τέτοιο τρόπο ώστε να ανταλλάσσουν δυνάμεις εύκολα και να αφήνουν το ρεύμα να ρέει με μεγάλη αποτελεσματικότητα. Αυτά δημιουργούν ισχυρούς μαγνήτες με δυνάμεις ανταλλαγής που είναι περίπου 1000 Teslas, που είναι 100 εκατομμύρια φορές ισχυρότεροι από το μαγνητικό πεδίο της Γης.

Οι επιστήμονες και οι μηχανικοί αναφέρονται γενικά είτε στοδύναμη έλξηςή την ισχύ του μαγνητικού πεδίου κατά τον προσδιορισμό της ισχύος των μαγνητών. Η δύναμη έλξης είναι πόση δύναμη πρέπει να ασκήσετε όταν τραβάτε έναν μαγνήτη μακριά από ένα χαλύβδινο αντικείμενο ή έναν άλλο μαγνήτη. Οι κατασκευαστές αναφέρονται σε αυτή τη δύναμη χρησιμοποιώντας λίβρες, για να αναφερθούν στο βάρος που αυτή η δύναμη, ή Newtons, ως μέτρηση μαγνητικής αντοχής.

Για μαγνήτες που ποικίλλουν σε μέγεθος ή μαγνητισμό στο υλικό τους, χρησιμοποιήστε την επιφάνεια του πόλου του μαγνήτη για να κάνετε μια μέτρηση μαγνητικής αντοχής. Πραγματοποιήστε μετρήσεις μαγνητικής αντοχής των υλικών που θέλετε να μετρήσετε παραμένοντας μακριά από άλλα μαγνητικά αντικείμενα. Επίσης, θα πρέπει να χρησιμοποιείτε μόνο μετρητές gauss που μετρούν μαγνητικά πεδία σε συχνότητες εναλλασσόμενου ρεύματος (AC) μικρότερες ή ίσες με 60 Hz για οικιακές συσκευές και όχι για μαγνήτες.

οαριθμός βαθμούήΝ αριθμόςχρησιμοποιείται για την περιγραφή της δύναμης έλξης. Αυτός ο αριθμός είναι περίπου ανάλογος με τη δύναμη έλξης για μαγνήτες νεοδυμίου. Όσο υψηλότερος είναι ο αριθμός, τόσο ισχυρότερος είναι ο μαγνήτης. Σας λέει επίσης τη δύναμη του μαγνήτη νεοδυμίου. Ένας μαγνήτης N35 είναι 35 Mega Gauss ή 3500 Tesla.

Σε πρακτικές ρυθμίσεις, οι επιστήμονες και οι μηχανικοί μπορούν να δοκιμάσουν και να προσδιορίσουν τον βαθμό μαγνητών χρησιμοποιώντας το μέγιστο ενεργειακό προϊόν του μαγνητικού υλικού σε μονάδεςMGOes, ή megagauss-oesterds, που είναι το ισοδύναμο περίπου 7957,75 J / m³ (joules ανά μέτρο σε κύβους). Τα MGOes ενός μαγνήτη σας λένε το μέγιστο σημείο του μαγνήτηκαμπύλη απομαγνητισμού, επίσης γνωστός ωςΚαμπύλη BHήκαμπύλη υστέρησης, μια συνάρτηση που εξηγεί τη δύναμη του μαγνήτη. Αποτελεί το πόσο δύσκολο είναι να απομαγνητίσετε τον μαγνήτη και πώς το σχήμα του μαγνήτη επηρεάζει τη δύναμη και την απόδοσή του.

Η μέτρηση μαγνητών MGOe εξαρτάται από το μαγνητικό υλικό. Μεταξύ των μαγνητών σπάνιων γαιών, οι μαγνήτες νεοδυμίου έχουν γενικά 35 έως 52 MGO, σαμάριο-κοβάλτιο (SmCo) οι μαγνήτες έχουν 26, οι μαγνήτες alnico έχουν 5,4, οι μαγνητικοί μαγνήτες έχουν 3,4 και οι εύκαμπτοι μαγνήτες είναι 0,6-1,2 MGOes. Ενώ οι μαγνήτες σπάνιων γαιών από νεοδύμιο και SmCo είναι πολύ ισχυρότεροι μαγνήτες από τους κεραμικούς, οι κεραμικοί μαγνήτες είναι εύκολο να μαγνητιστούν, αντιστέκονται στη διάβρωση φυσικά και μπορούν να μορφοποιηθούν σε διαφορετικά σχήματα. Ωστόσο, αφού έχουν διαμορφωθεί σε στερεά, διαλύονται εύκολα επειδή είναι εύθραυστα.

Όταν ένα αντικείμενο μαγνητίζεται λόγω ενός εξωτερικού μαγνητικού πεδίου, τα άτομα μέσα σε αυτό ευθυγραμμίζονται με έναν συγκεκριμένο τρόπο για να αφήνουν τα ηλεκτρόνια να ρέουν ελεύθερα. Όταν αφαιρείται το εξωτερικό πεδίο, το υλικό μαγνητίζεται εάν παραμείνει η ευθυγράμμιση ή μέρος της ευθυγράμμισης ατόμων. Η απομαγνητισμός συχνά περιλαμβάνει θερμότητα ή αντίθετο μαγνητικό πεδίο.

Το όνομα "καμπύλη BH" ονομάστηκε για τα αρχικά σύμβολα που αντιπροσωπεύουν την ένταση πεδίου και μαγνητικού πεδίου, αντίστοιχα, B και H. Το όνομα "υστέρηση" χρησιμοποιείται για να περιγράψει πώς η τρέχουσα κατάσταση μαγνητισμού ενός μαγνήτη εξαρτάται από το πώς το πεδίο έχει αλλάξει στο παρελθόν μέχρι την τρέχουσα κατάσταση.

•••Σουντ Χουσεΐν Άθερ

Στο διάγραμμα μιας καμπύλης υστέρησης παραπάνω, τα σημεία Α και Ε αναφέρονται στα σημεία κορεσμού τόσο προς τα εμπρός όσο και προς τα πίσω, αντίστοιχα. Οι Β και Ε κάλεσαν τοσημεία διατήρησηςή αποστάσεις κορεσμού, ο μαγνητισμός παραμένει στο μηδέν πεδίο μετά την εφαρμογή ενός μαγνητικού πεδίου που είναι αρκετά ισχυρός για να κορεστεί το μαγνητικό υλικό και για τις δύο κατευθύνσεις. Αυτό είναι το μαγνητικό πεδίο που απομένει όταν απενεργοποιείται η κινητήρια δύναμη του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου. Σε ορισμένα μαγνητικά υλικά, ο κορεσμός είναι η κατάσταση που επιτυγχάνεται όταν αυξάνεται το εφαρμοζόμενο εξωτερικό μαγνητικό πεδίο Η δεν μπορεί να αυξήσει περαιτέρω τη μαγνητοποίηση του υλικού, έτσι ώστε η συνολική πυκνότητα μαγνητικής ροής Β λίγο πολύ μακριά από.

Τα C και F αντιπροσωπεύουν τον καταναγκασμό του μαγνήτη, πόσο από το αντίστροφο ή το αντίθετο πεδίο είναι απαραίτητο επιστρέψτε τη μαγνητοποίηση του υλικού πίσω στο 0 μετά την εφαρμογή του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου και στα δύο κατεύθυνση.

Η καμπύλη από τα σημεία D έως A αντιπροσωπεύει την αρχική καμπύλη μαγνητισμού. Το A έως F είναι η καμπύλη προς τα κάτω μετά τον κορεσμό και η θεραπεία από F έως D είναι η χαμηλότερη καμπύλη επιστροφής. Η καμπύλη απομαγνητισμού σας λέει πώς το μαγνητικό υλικό ανταποκρίνεται σε εξωτερικά μαγνητικά πεδία και το σημείο στο οποίο ο μαγνήτης είναι κορεσμένο, δηλαδή το σημείο στο οποίο η αύξηση του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου δεν αυξάνει τη μαγνητοποίηση του υλικού πια.

Διαφορετικοί μαγνήτες αντιμετωπίζουν διαφορετικούς σκοπούς. Ο βαθμός N52 είναι η υψηλότερη δυνατή αντοχή με τη μικρότερη δυνατή συσκευασία σε θερμοκρασία δωματίου. Το N42 είναι επίσης μια συνηθισμένη επιλογή που προσφέρει οικονομικά αποδοτική ισχύ, ακόμη και σε υψηλές θερμοκρασίες. Σε ορισμένες υψηλότερες θερμοκρασίες, οι μαγνήτες N42 μπορεί να είναι πιο ισχυροί από τους μαγνήτες N52 με ορισμένες εξειδικευμένες εκδόσεις, όπως μαγνήτες N42SH, σχεδιασμένοι ειδικά για θερμές θερμοκρασίες.

Να είστε προσεκτικοί όταν εφαρμόζετε μαγνήτες σε περιοχές με υψηλές ποσότητες θερμότητας. Η θερμότητα αποτελεί ισχυρό παράγοντα απομαγνητισμού μαγνητών. Ωστόσο, οι μαγνήτες νεοδυμίου χάνουν γενικά πολύ λίγη αντοχή με την πάροδο του χρόνου.

Για οποιοδήποτε μαγνητικό αντικείμενο, επιστήμονες και μηχανικοί δηλώνουν το μαγνητικό πεδίο καθώς κινείται από το βόρειο άκρο ενός μαγνήτη στο νότιο άκρο του. Σε αυτό το πλαίσιο, «βόρεια» και «νότος» είναι αυθαίρετα χαρακτηριστικά του μαγνητικού για να βεβαιωθείτε ότι το Οι γραμμές μαγνητικού πεδίου φέρουν αυτόν τον τρόπο, όχι οι βασικές κατευθύνσεις "βόρεια" και "νότια" που χρησιμοποιούνται στη γεωγραφία και τοποθεσία.

Μπορείτε να φανταστείτε τη μαγνητική ροή ως δίχτυ που πιάνει ποσότητες νερού ή υγρού που ρέει μέσω αυτής. Μαγνητική ροή, η οποία μετρά πόσο από αυτό το μαγνητικό πεδίοσιπερνά μέσα από μια συγκεκριμένη περιοχήΕΝΑμπορεί να υπολογιστεί με

στο οποίοθείναι η γωνία μεταξύ της γραμμής κάθετης προς την επιφάνεια της περιοχής και του διανύσματος μαγνητικού πεδίου. Αυτή η γωνία επιτρέπει τη μαγνητική ροή να λαμβάνει υπόψη τον τρόπο με τον οποίο το σχήμα της περιοχής μπορεί να είναι υπό γωνία σε σχέση με το πεδίο για να συλλάβει διαφορετικές ποσότητες του πεδίου. Αυτό σας επιτρέπει να εφαρμόσετε την εξίσωση σε διαφορετικές γεωμετρικές επιφάνειες, όπως κύλινδροι και σφαίρες.

•••Σουντ Χουσεΐν Άθερ

Για ρεύμα σε ίσιο σύρμαΕγώ, το μαγνητικό πεδίο σε διάφορες ακτίνεςρμακριά από το ηλεκτρικό καλώδιο μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώνταςΟ νόμος της Αμπέρ​

στο οποίομ₀("mu naught") είναι1,25 x 10^-6 Ω / μ(henries ανά μέτρο, στα οποία τα henries μετρούν την αυτεπαγωγή) τη σταθερά διαπερατότητας κενού για μαγνητισμό. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον δεξιό κανόνα για να καθορίσετε την κατεύθυνση που ακολουθούν αυτές οι γραμμές μαγνητικού πεδίου. Σύμφωνα με τον δεξιό κανόνα, εάν δείχνετε τον δεξί αντίχειρά σας προς την κατεύθυνση του ηλεκτρικού ρεύματος, το Οι γραμμές μαγνητικού πεδίου θα σχηματιστούν σε ομόκεντρους κύκλους με την κατεύθυνση που δίνεται από την κατεύθυνση στην οποία το μπούκλες στα δάχτυλα.

Εάν θέλετε να προσδιορίσετε πόση τάση προκύπτει από αλλαγές στο μαγνητικό πεδίο και μαγνητική ροή για ηλεκτρικά καλώδια ή πηνία, μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετεΟ νόμος του Faraday​,

στο οποίοΝείναι ο αριθμός στροφών στο πηνίο του σύρματος,Δ (ΒΑ)("Δέλτα Β Α") αναφέρεται στην αλλαγή του προϊόντος του μαγνητικού πεδίου και μιας περιοχής καιΔtείναι η αλλαγή του χρόνου κατά την οποία συμβαίνει η κίνηση ή η κίνηση. Αυτό σας επιτρέπει να καθορίσετε πώς προκύπτουν αλλαγές στην τάση από αλλαγές στο μαγνητικό περιβάλλον ενός καλωδίου ή άλλου μαγνητικού αντικειμένου παρουσία ενός μαγνητικού πεδίου.

Αυτή η τάση είναι μια ηλεκτροκινητική δύναμη που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία κυκλωμάτων και μπαταριών. Μπορείτε επίσης να ορίσετε την επαγόμενη ηλεκτροκινητική δύναμη ως το αρνητικό του ρυθμού μεταβολής της μαγνητικής ροής επί τον αριθμό των στροφών στο πηνίο.