วิธีวัดความแรงของแม่เหล็ก

แม่เหล็กมีจุดแข็งมากมาย และคุณสามารถใช้ aเครื่องวัดเกาส์เพื่อกำหนดความแรงของแม่เหล็ก คุณสามารถวัดสนามแม่เหล็กในเทสลาสหรือฟลักซ์แม่เหล็กในเวเบอร์หรือเทสลา • m2 ("เทสลา ตารางเมตร")สนามแม่เหล็กคือแนวโน้มที่จะเกิดแรงแม่เหล็กบนอนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่ในที่ที่มีสนามแม่เหล็กเหล่านี้

สนามแม่เหล็กคือการวัดว่าสนามแม่เหล็กผ่านพื้นที่ผิวหนึ่งๆ ของพื้นผิว เช่น เปลือกทรงกระบอกหรือแผ่นสี่เหลี่ยมมากเพียงใด เนื่องจากปริมาณทั้งสองนี้ สนามและฟลักซ์ มีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด ทั้งสองจึงถูกใช้เป็นตัวกำหนดความแรงของแม่เหล็ก เพื่อกำหนดความแรง:

  1. ด้วยเครื่องวัดเกาส์ คุณสามารถนำแม่เหล็กไปยังบริเวณที่ไม่มีวัตถุแม่เหล็กอื่นๆ (เช่น ไมโครเวฟและคอมพิวเตอร์) อยู่ใกล้เคียง
  2. วางเครื่องวัดเกาส์ลงบนพื้นผิวของขั้วแม่เหล็กอันใดอันหนึ่งโดยตรง
  3. ค้นหาเข็มบนเครื่องวัดเกาส์และค้นหาหัวข้อที่เกี่ยวข้อง เมตรเกาส์ส่วนใหญ่มีช่วง 200 ถึง 400 เกาส์ โดย 0 เกาส์ (ไม่มีสนามแม่เหล็ก) อยู่ตรงกลาง เกาส์ลบอยู่ทางซ้าย และเกาส์บวกอยู่ทางขวา ยิ่งเข็มอยู่ทางซ้ายหรือขวา สนามแม่เหล็กยิ่งแรง
เส้นสนามแม่เหล็กเดินทางจากเหนือลงใต้สุดของวัตถุแม่เหล็ก เช่น ไดโพลแม่เหล็กนี้ ยิ่งลูกศรสนามมีความหนาแน่นมากเท่าใด สนามก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้นและทำให้เกิดความแรงแม่เหล็ก

•••Syed Hussain Ather A

พลังของแม่เหล็กในบริบทและสถานการณ์ต่างๆ สามารถวัดได้จากปริมาณของสนามแม่เหล็กหรือสนามแม่เหล็กที่ปล่อยออกมา นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรคำนึงถึงสนามแม่เหล็ก แรงแม่เหล็ก ฟลักซ์ โมเมนต์แม่เหล็ก และแม้กระทั่ง ลักษณะแม่เหล็กของแม่เหล็กที่ใช้ในการวิจัยเชิงทดลอง การแพทย์ และอุตสาหกรรมในการพิจารณาว่ามีความแรงแค่ไหน แม่เหล็กเป็น

คุณสามารถนึกถึงเครื่องวัดเกาส์เป็นเครื่องวัดความแรงแม่เหล็ก วิธีการวัดความแรงแม่เหล็กนี้สามารถใช้เพื่อกำหนดความแรงแม่เหล็กของการขนส่งทางอากาศที่ต้องเข้มงวดเกี่ยวกับการบรรทุกแม่เหล็กนีโอไดเมียม นี่เป็นเรื่องจริงเพราะเทสลาความแรงของแม่เหล็กนีโอไดเมียมและสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นสามารถรบกวน GPS ของเครื่องบินได้ เทสลาความแรงแม่เหล็กของนีโอไดเมียม เช่นเดียวกับแม่เหล็กอื่นๆ ควรลดลงตามกำลังสองของระยะห่างจากแม่เหล็ก

พฤติกรรมแม่เหล็ก

พฤติกรรมของแม่เหล็กขึ้นอยู่กับสารเคมีและวัสดุปรมาณูที่ประกอบขึ้นเป็นแม่เหล็ก องค์ประกอบเหล่านี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรศึกษาว่าวัสดุเหล่านี้ปล่อยให้อิเล็กตรอนหรือประจุไหลผ่านได้ดีเพียงใดเพื่อให้เกิดการสะกดจิต โมเมนต์แม่เหล็กเหล่านี้ คุณสมบัติแม่เหล็กเพื่อให้สนามมีโมเมนตัมหรือแรงหมุนเมื่อมีแม่เหล็ก สนามขึ้นอยู่กับวัสดุที่ทำแม่เหล็กเป็นส่วนใหญ่ในการพิจารณาว่าเป็นไดแม่เหล็ก พาราแมกเนติก หรือ เฟอร์โรแม่เหล็ก

ถ้าแม่เหล็กทำมาจากวัสดุที่มีอิเลคตรอนที่ไม่มีคู่หรือน้อย พวกมันคือไดแม่เหล็ก. วัสดุเหล่านี้มีความอ่อนแอมากและเมื่อมีสนามแม่เหล็กจะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กเชิงลบ เป็นการยากที่จะทำให้เกิดโมเมนต์แม่เหล็กในตัวมัน

พาราแมกเนติกวัสดุมีอิเลคตรอนที่ไม่คู่กัน ดังนั้นในที่ที่มีสนามแม่เหล็ก วัสดุแสดงการจัดตำแหน่งบางส่วนที่ทำให้เกิดการสะกดจิตในเชิงบวก

ในที่สุดเฟอร์โรแมกเนติกวัสดุเช่นเหล็ก นิกเกิล หรือแมกนีไทต์มีแรงดึงดูดที่แรงมากจนวัสดุเหล่านี้ประกอบเป็นแม่เหล็กถาวร อะตอมจะเรียงตัวกันในลักษณะที่แลกเปลี่ยนแรงได้ง่ายและปล่อยให้กระแสไหลผ่านได้อย่างมีประสิทธิภาพมาก สิ่งเหล่านี้สร้างขึ้นสำหรับแม่เหล็กอันทรงพลังที่มีแรงแลกเปลี่ยนประมาณ 1,000 เทสลา ซึ่งแรงกว่าสนามแม่เหล็กของโลก 100 ล้านเท่า

การวัดความแรงแม่เหล็ก

นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรมักอ้างถึงแรงดึงหรือความแรงของสนามแม่เหล็กเมื่อพิจารณาความแรงของแม่เหล็ก แรงดึงคือแรงที่คุณต้องออกแรงเมื่อดึงแม่เหล็กออกจากวัตถุที่เป็นเหล็กหรือแม่เหล็กอื่น ผู้ผลิตอ้างถึงแรงนี้โดยใช้ปอนด์เพื่ออ้างถึงน้ำหนักของแรงนี้หรือนิวตันเป็นการวัดความแรงแม่เหล็ก

สำหรับแม่เหล็กที่มีขนาดแตกต่างกันหรือมีความเป็นแม่เหล็กในวัสดุของตัวเอง ให้ใช้พื้นผิวขั้วแม่เหล็กเพื่อทำการวัดความแรงแม่เหล็ก ทำการวัดความแรงแม่เหล็กของวัสดุที่คุณต้องการวัดโดยอยู่ห่างจากวัตถุแม่เหล็กอื่นๆ นอกจากนี้ คุณควรใช้เครื่องวัดเกาส์ที่วัดสนามแม่เหล็กที่ความถี่กระแสสลับ (AC) น้อยกว่าหรือเท่ากับ 60 Hz สำหรับเครื่องใช้ในบ้านเท่านั้น ไม่ใช่สำหรับแม่เหล็ก

ความแข็งแรงของแม่เหล็กนีโอไดเมียม

เลขเกรดหรือN หมายเลขใช้เพื่ออธิบายแรงดึง ตัวเลขนี้เป็นสัดส่วนโดยประมาณกับแรงดึงของแม่เหล็กนีโอไดเมียม ยิ่งตัวเลขสูง แม่เหล็กยิ่งแรง นอกจากนี้ยังบอกคุณถึงความแรงของแม่เหล็กนีโอไดเมียมเทสลา แม่เหล็ก N35 คือ 35 Mega Gauss หรือ 3500 Tesla

ในทางปฏิบัติ นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรสามารถทดสอบและกำหนดระดับของแม่เหล็กโดยใช้ผลิตภัณฑ์พลังงานสูงสุดของวัสดุแม่เหล็กในหน่วยของMGOes หรือ megagauss-oesterdsซึ่งเทียบเท่ากับประมาณ 7957.75 J/m3 (จูลต่อลูกบาศก์เมตร) MGO ของแม่เหล็กจะบอกคุณถึงจุดสูงสุดของแม่เหล็กเส้นโค้งล้างอำนาจแม่เหล็กหรือที่เรียกว่าเส้นโค้ง BHหรือเส้นโค้งฮิสเทรีซิสซึ่งเป็นฟังก์ชันที่อธิบายความแรงของแม่เหล็ก อธิบายความยากในการล้างอำนาจแม่เหล็กของแม่เหล็ก และรูปร่างของแม่เหล็กส่งผลต่อความแข็งแรงและประสิทธิภาพของแม่เหล็กอย่างไร

การวัดค่าแม่เหล็ก MGOe ขึ้นอยู่กับวัสดุที่เป็นแม่เหล็ก ในบรรดาแม่เหล็กหายาก แม่เหล็กนีโอไดเมียมโดยทั่วไปมี 35 ถึง 52 MGOes, samarium–cobalt (SmCo) แม่เหล็กมี 26 แม่เหล็กอัลนิโกมี 5.4 แม่เหล็กเซรามิกมี 3.4 และแม่เหล็กที่ยืดหยุ่นได้ 0.6-1.2 เอ็มจีโอ ในขณะที่แม่เหล็กหายากของนีโอไดเมียมและ SmCo เป็นแม่เหล็กที่แข็งแกร่งกว่าแม่เหล็กเซรามิกมาก แม่เหล็กเซรามิกนั้นง่ายต่อการดึงดูด ต้านทานการกัดกร่อนตามธรรมชาติ และสามารถขึ้นรูปเป็นรูปทรงต่างๆ หลังจากที่หล่อหลอมเป็นของแข็งแล้ว พวกมันจะแตกง่ายเพราะเปราะ

เมื่อวัตถุกลายเป็นแม่เหล็กเนื่องจากสนามแม่เหล็กภายนอก อะตอมภายในจะถูกจัดเรียงในลักษณะบางอย่างเพื่อให้อิเล็กตรอนไหลได้อย่างอิสระ เมื่อเอาฟิลด์ภายนอกออก วัสดุจะกลายเป็นแม่เหล็กถ้าการจัดตำแหน่งหรือส่วนหนึ่งของการจัดตำแหน่งอะตอมยังคงอยู่ การล้างอำนาจแม่เหล็กมักเกี่ยวข้องกับความร้อนหรือสนามแม่เหล็กตรงข้าม

การล้างอำนาจแม่เหล็ก, BH หรือ Hysteresis Curve

ชื่อ "เส้นโค้ง BH" ได้รับการตั้งชื่อตามสัญลักษณ์ดั้งเดิมเพื่อแสดงถึงความแรงของสนามและความแรงของสนามแม่เหล็ก ตามลำดับ B และ H ชื่อ "ฮิสเทรีซิส" ใช้เพื่ออธิบายว่าสถานะการทำให้เป็นแม่เหล็กในปัจจุบันของแม่เหล็กนั้นขึ้นอยู่กับว่าสนามมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไรในอดีตที่นำไปสู่สถานะปัจจุบัน

เส้นโค้งล้างอำนาจแม่เหล็กหรือที่เรียกว่าเส้นโค้ง BH หรือเส้นโค้งฮิสเทรีซิสแสดงให้เห็นว่าวัสดุจะตอบสนองอย่างไรเมื่อมีสนามแม่เหล็ก ฟลักซ์และความแข็งแรงของแรงแม่เหล็กจะแปรผันในลักษณะนี้

•••Syed Hussain Ather A

ในแผนภาพของเส้นโค้งฮิสเทรีซิสด้านบน จุด A และ E หมายถึงจุดอิ่มตัวในทิศทางไปข้างหน้าและข้างหลังตามลำดับ B และ E เรียกว่าคะแนนการเก็บรักษาหรือความอิ่มตัวของสี การสะกดจิตที่เหลืออยู่ในสนามศูนย์หลังจากใช้สนามแม่เหล็กที่แรงพอที่จะทำให้วัสดุแม่เหล็กอิ่มตัวสำหรับทั้งสองทิศทาง นี่คือสนามแม่เหล็กที่เหลืออยู่เมื่อปิดแรงขับเคลื่อนของสนามแม่เหล็กภายนอก เห็นได้ในวัสดุแม่เหล็กบางชนิด ความอิ่มตัวคือสถานะเมื่อการเพิ่มขึ้นของสนามแม่เหล็กภายนอกที่ใช้ H ไม่สามารถเพิ่มการทำให้เป็นแม่เหล็กของวัสดุได้อีก ดังนั้นความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็กรวม B มากหรือน้อยระดับ ปิด

C และ F แทนแรงบีบบังคับของแม่เหล็ก จำเป็นต้องใช้สนามย้อนกลับหรือสนามตรงข้ามมากน้อยเพียงใด คืนค่าการสะกดจิตของวัสดุกลับไปเป็น 0 หลังจากใช้สนามแม่เหล็กภายนอกในอย่างใดอย่างหนึ่ง ทิศทาง.

เส้นโค้งจากจุด D ถึง A แสดงถึงเส้นโค้งการสะกดจิตเริ่มต้น A ถึง F คือเส้นโค้งลงหลังจากความอิ่มตัว และการรักษาจาก F ถึง D คือเส้นโค้งผลตอบแทนที่ต่ำกว่า เส้นโค้งล้างอำนาจแม่เหล็กจะบอกคุณว่าวัสดุแม่เหล็กตอบสนองต่อสนามแม่เหล็กภายนอกอย่างไรและจุดที่แม่เหล็ก อิ่มตัว หมายถึง จุดที่เพิ่มสนามแม่เหล็กภายนอกไม่เพิ่มแรงดึงดูดของวัสดุ อีกต่อไป

การเลือกแม่เหล็กตามกำลัง

แม่เหล็กที่แตกต่างกันมีจุดประสงค์ที่แตกต่างกัน เกรด N52 คือความแข็งแรงสูงสุดด้วยบรรจุภัณฑ์ที่เล็กที่สุดที่อุณหภูมิห้อง N42 เป็นตัวเลือกทั่วไปที่มาพร้อมกับความแข็งแกร่งที่คุ้มราคา แม้ในอุณหภูมิสูง ที่อุณหภูมิสูงขึ้น แม่เหล็ก N42 อาจมีพลังมากกว่า N52 ที่มีรุ่นพิเศษบางอย่าง เช่น แม่เหล็ก N42SH ที่ออกแบบมาเฉพาะสำหรับอุณหภูมิร้อน

ระวังเมื่อใช้แม่เหล็กในบริเวณที่มีความร้อนสูง ความร้อนเป็นปัจจัยสำคัญในการล้างอำนาจแม่เหล็ก อย่างไรก็ตาม แม่เหล็กนีโอไดเมียมมักจะสูญเสียความแข็งแรงเพียงเล็กน้อยเมื่อเวลาผ่านไป

สนามแม่เหล็กและฟลักซ์แม่เหล็ก

สำหรับวัตถุแม่เหล็กใดๆ นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรระบุถึงสนามแม่เหล็กขณะขับเคลื่อนจากปลายด้านเหนือของแม่เหล็กไปยังปลายด้านใต้ ในบริบทนี้ "เหนือ" และ "ใต้" เป็นลักษณะเฉพาะของแม่เหล็กเพื่อให้แน่ใจว่า เส้นสนามแม่เหล็กเคลื่อนที่ในลักษณะนี้ ไม่ใช่ทิศทางที่สำคัญ "เหนือ" และ "ใต้" ที่ใช้ในภูมิศาสตร์และ สถานที่

การคำนวณฟลักซ์แม่เหล็ก

คุณสามารถจินตนาการถึงฟลักซ์แม่เหล็กเหมือนตาข่ายดักจับน้ำหรือของเหลวที่ไหลผ่านได้ ฟลักซ์แม่เหล็ก ซึ่งวัดว่าสนามแม่เหล็กนี้มีค่าเท่าใดบีผ่านบางพื้นที่อาสามารถคำนวณได้ด้วย

\Phi = BA\cos{\theta}

ซึ่งในθคือมุมระหว่างเส้นตั้งฉากกับพื้นผิวของพื้นที่กับเวกเตอร์สนามแม่เหล็ก มุมนี้ช่วยให้ฟลักซ์แม่เหล็กพิจารณาว่ารูปร่างของพื้นที่สามารถทำมุมกับสนามได้อย่างไรเพื่อจับปริมาณสนามที่แตกต่างกัน วิธีนี้ช่วยให้คุณใช้สมการกับพื้นผิวเรขาคณิตต่างๆ เช่น ทรงกระบอกและทรงกลมได้

สำหรับกระแสเดินทางเป็นเส้นตรง สนามแม่เหล็กเหนี่ยวนำจะอยู่ในรูปของวงกลมศูนย์กลางรอบเส้นลวดโดยเทียบกับกฎมือขวา

•••Syed Hussain Ather A

สำหรับกระแสในเส้นตรงผม, สนามแม่เหล็กที่รัศมีต่างๆrห่างจากสายไฟฟ้าสามารถคำนวณได้โดยใช้กฎของแอมแปร์

B=\frac{\mu_0I}{2\pi r}

ซึ่งในμ0("มู นัต") คือ1.25 x 10-6 H/m(เฮนรี่ต่อเมตร ซึ่งเฮนรี่วัดค่าความเหนี่ยวนำ) ค่าคงที่การซึมผ่านของสุญญากาศสำหรับสนามแม่เหล็ก คุณสามารถใช้กฎมือขวาเพื่อกำหนดทิศทางของเส้นสนามแม่เหล็กเหล่านี้ ตามกฎมือขวา ถ้าคุณชี้นิ้วโป้งขวาไปในทิศทางของกระแสไฟฟ้า เส้นสนามแม่เหล็กจะก่อตัวเป็นวงกลมที่มีจุดศูนย์กลางโดยมีทิศทางที่กำหนดโดยทิศทางที่คุณ นิ้วขด

หากคุณต้องการกำหนดว่าแรงดันที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กและฟลักซ์แม่เหล็กสำหรับสายไฟฟ้าหรือขดลวดมากน้อยเพียงใด คุณสามารถใช้กฎของฟาราเดย์​,

V=-N\frac{\Delta (BA)}{\Delta t}

ซึ่งในนู๋คือ จำนวนรอบของขดลวดΔ(BA)("เดลต้า BA") หมายถึง การเปลี่ยนแปลงในผลคูณของสนามแม่เหล็กและพื้นที่และΔtคือการเปลี่ยนแปลงของเวลาที่การเคลื่อนไหวหรือการเคลื่อนไหวเกิดขึ้น วิธีนี้ช่วยให้คุณทราบได้ว่าการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงในสภาพแวดล้อมที่เป็นแม่เหล็กของลวดหรือวัตถุแม่เหล็กอื่นๆ เมื่อมีสนามแม่เหล็กอย่างไร

แรงดันไฟฟ้านี้เป็นแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่สามารถใช้ในการจ่ายไฟให้กับวงจรและแบตเตอรี่ คุณยังสามารถกำหนดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำให้เป็นค่าลบของอัตราการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กคูณกับจำนวนรอบในขดลวดได้

  • แบ่งปัน
instagram viewer