Hur man mäter styrkan hos magneter

Magneter finns i många styrkor, och du kan använda enGauss mätareför att bestämma styrkan hos en magnet. Du kan mäta magnetfältet i teslas eller det magnetiska flödet i webers eller Teslas • m² ("tesla kvadratmeter"). Demagnetiskt fältär tendensen att en magnetisk kraft induceras på rörliga laddade partiklar i närvaro av dessa magnetfält.

​Magnetiskt flödeär ett mått på hur mycket av ett magnetfält som passerar genom en viss ytarea 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:

1. Med en Gauss-mätare kan du ta magneten till ett område där inga andra magnetiska föremål (som mikrovågor och datorer) finns i närheten.
2. Placera gaussmätaren direkt på ytan av en av magnetens poler.
3. Leta reda på nålen på Gauss-mätaren och hitta motsvarande rubrik. De flesta gaussmätare har ett intervall på 200 till 400 gauss, med 0 gauss (inget magnetfält) i mitten, negativ gauss till vänster och positiv gauss till höger. Ju längre till vänster eller höger nålen ligger desto starkare är magnetfältet.

•••Syed Hussain Ather

Magneternas kraft i olika sammanhang 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 magnetiska egenskaper hos magneterna de använder i experimentell forskning, medicin och industri när de bestämmer hur starka magneter är.

Du kan tänka påGauss mätaresom en magnetisk hållfasthetsmätare. Denna metod för mätning av magnetisk styrka kan användas för att bestämma den magnetiska styrkan för flygfrakt som måste vara strikt när det gäller att bära neodymmagneter. Detta är sant eftersom neodymmagnetstyrkan tesla och magnetfältet som den producerar kan störa flygplanets GPS. Neodymmagnetisk styrka tesla, som för andra magneter, bör minska med kvadraten på avståndet bort från den.

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 flöda genom dem för att magnetisering ska ske. Dessa magnetiska moment, den magnetiska egenskapen för att ge fältet en momentum eller rotationskraft i närvaro av en magnetisk fält, beror till stor del på det material som gör magneterna för att avgöra om de är diamagnetiska, paramagnetiska eller ferromagnetisk.

Om magneter är gjorda av material som inte har några eller få oparade elektroner är dediamagnetisk. Dessa material är mycket svaga och i närvaro av ett magnetfält producerar de negativa magnetiseringar. Det är svårt att framkalla magnetiska ögonblick i dem.

​Paramagnetiskmaterial har oparade elektroner så att, i närvaro av ett magnetfält, uppvisar materialen partiella inriktningar som ger det en positiv magnetisering.

Till sist,ferromagnetiskmaterial 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 byter krafter och låter ström strömma igenom med stor effektivitet. Dessa ger kraftfulla magneter med utbyteskrafter som är cirka 1000 Teslas, vilket är 100 miljoner gånger starkare än jordens magnetfält.

Forskare och ingenjörer hänvisar i allmänhet till antingendragkrafteller magnetfältets styrka vid bestämning av magnets styrka. 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 pund, för att hänvisa till vikten som denna kraft är, eller Newton, som en magnetisk styrka.

För magneter som varierar i storlek eller magnetism över sitt eget material, använd magnetens polyta för att göra en mätning av magnetisk styrka. Gör mätningar av magnetisk styrka av de material du vill mäta genom att hålla dig långt från andra magnetiska föremål. Du bör också bara använda Gauss-mätare som mäter magnetfält på mindre än eller lika med 60 Hz växelströmsfrekvenser (AC) för hushållsapparater, inte för magneter.

DebetygsnummerellerN-nummeranvänds för att beskriva dragkraften. Detta antal är ungefär proportionellt mot dragkraften för neodymmagneter. Ju högre tal desto starkare är magneten. Det berättar också tesla för neodymmagnetstyrka. En N35-magnet är 35 Mega Gauss eller 3500 Tesla.

I praktiska miljöer kan forskare och ingenjörer testa och bestämma magneterna med hjälp av den maximala energiprodukten av det magnetiska materialet i enheter avMGOes, eller megagauss-oesterds, vilket motsvarar ungefär 7957,75 J / m³ (joule per meter kubad). MGO: erna från en magnet berättar den maximala punkten på magnetendemagnetiseringskurva, också känd somBH-kurvaellerhystereskurva, en funktion som förklarar magnetens styrka. Det redogör för hur svårt det är att demagnetisera magneten och hur magnetens form påverkar dess styrka och prestanda.

En MGOe-magnetmätning beror på det magnetiska materialet. Bland de sällsynta jordartsmagneterna har neodymmagneter i allmänhet 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: er. Medan sällsynta jordartsmagneter av neodym och SmCo är mycket starkare magneter än keramiska magneter, är keramiska magneter lätta att magnetisera, motstår korrosion naturligt och kan formas till olika former. Efter att de har gjutits till fasta ämnen bryts de lätt ner eftersom de är spröda.

När ett objekt magnetiseras på grund av ett externt magnetfält, riktas atomerna inuti det på ett visst sätt för att låta elektroner flöda fritt. När det yttre fältet avlägsnas magnetiseras materialet om inriktningen eller en del av uppriktningen av atomer kvarstår. Demagnetisering innebär ofta värme eller ett motsatt magnetfält.

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 nuvarande magnetiseringstillstånd beror på hur fältet har förändrats tidigare fram till dess nuvarande tillstånd.

•••Syed Hussain Ather

I diagrammet för en hystereskurva ovan hänvisar punkterna A och E till mättnadspunkterna i både framåt och bakåt. B och E kalladekvarhållningspunktereller mättningsrester, magnetiseringen kvarstår i nollfält efter att ett magnetfält applicerats som är tillräckligt starkt för att mätta det magnetiska materialet i 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 externt magnetfält H kan inte öka magnetiseringen av materialet ytterligare, så den totala magnetiska flödestätheten B mer eller mindre nivåer av.

C och F representerar magnetens koercivitet, hur mycket av det omvända eller motsatta fältet är nödvändigt för återställ magnetiseringen av materialet till 0 efter att det yttre magnetfältet har applicerats i endera riktning.

Kurvan från punkterna D till A representerar den initiala magnetiseringskurvan. A till F är den nedåtgående kurvan efter mättnad, och härdningen från F till D är den lägre returkurvan. Demagnetiseringskurvan berättar hur det magnetiska materialet reagerar på yttre magnetfält och den punkt vid vilken magneten är mättad, vilket betyder den punkt där ökningen av det yttre magnetfältet inte ökar materialets magnetisering längre.

Olika magneter adresserar olika syften. Betygssiffran N52 är högsta möjliga hållfasthet med minsta möjliga förpackning 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 mer kraftfulla än N52-magneter med vissa specialversioner som N42SH-magneter designade speciellt för heta temperaturer.

Var dock försiktig när du applicerar magneter i områden med stora värmemängder. Värme är en stark faktor för demagnetiserande magneter. Neodymmagneter tappar vanligtvis dock mycket lite styrka över tiden.

För alla magnetiska objekt betecknar forskare och ingenjörer magnetfältet när det körs från en magnets norra ände till dess södra ände. I detta sammanhang är "norr" och "söder" godtyckliga egenskaper hos det magnetiska för att säkerställa att magnetfältlinjer bär detta sätt, inte kardinalriktningarna "norr" och "söder" som används i geografi och plats.

Du kan föreställa dig magnetiskt flöde som ett nät som fångar upp mängder vatten eller vätska som flyter genom det. Magnetiskt flöde, som mäter hur mycket av detta magnetfältBpasserar genom ett visst områdeAkan beräknas med

i vilkenθär vinkeln mellan linjen vinkelrätt mot ytan av området och magnetfältvektorn. Denna vinkel låter magnetiskt flöde redogöra för hur områdets form kan vinklas i förhållande till fältet för att fånga olika mängder av fältet. Detta låter dig tillämpa ekvationen på olika geometriska ytor som cylindrar och sfärer.

•••Syed Hussain Ather

För en ström i rak kabelJag, magnetfältet vid olika radierrbort från den elektriska kabeln kan beräknas medAmpères lag​

i vilkenμ₀("inget)" är1,25 x 10^-6 H / m(henries per meter, där henries mäter induktans) vakuumpermeabilitetskonstanten för magnetism. Du kan använda högerregeln för att bestämma den riktning dessa magnetfältlinjer tar. Enligt högerregeln, om du pekar höger tumme i riktning mot elektrisk ström, magnetfältlinjer kommer att bildas i koncentriska cirklar med riktningen i den riktning som din fingrarna krullar.

Om du vill bestämma hur mycket spänning som härrör från förändringar i magnetfält och magnetflöde för elektriska ledningar eller spolar, kan du också användaFaradays lag​,

i vilkenNär antalet varv i trådspolen,Δ (BA)("delta B A") avser förändringen i produkten av magnetfält och ett område ochAtär tidsförändringen under vilken rörelsen eller rörelsen sker. Detta låter dig bestämma hur förändringar i spänningen beror på förändringar i den magnetiska miljön hos en tråd eller annat magnetiskt föremål 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 förändringshastigheten för det magnetiska flödet gånger antalet varv i spolen.