Tartalom
- Mágneses viselkedés
- Mágneses erő mérése
- A neodímium mágnesek szilárdsága
- Demagnetizálás, BH vagy hiszterézisgörbe
- A mágnesek kiválasztása az erő alapján
- Mágneses mező és mágneses fluxus
- A mágneses fluxus kiszámítása
A mágneseknek számos erőssége van, és használhatja a gauss-mérő hogy meghatározza a mágnes erősségét. Megmérheti a mágneses teszt tesztben vagy a mágneses fluxust weberben vagy Teslas m-ben2 ("tesla négyzetméter"). A mágneses mező az a tendencia, hogy a mágneses erő mozgatható töltött részecskékre indukálódik ezen mágneses mezők jelenlétében.
Mágneses fluxus azt jelenti, hogy a mágneses tér mekkora része halad át egy adott felületen egy felület, például hengeres héj vagy téglalap alakú lemez esetén. Mivel ez a két mennyiség, a mező és a fluxus szorosan kapcsolódik, mindkettőt jelöltekként használják a mágnes erősségének meghatározására. Az erő meghatározása:
A mágnesek teljesítménye különböző hátrányokban és helyzetekben mérhető az általuk kibocsátott mágneses erő vagy mágneses erő mennyiségével. A tudósok és a mérnökök figyelembe veszik a mágneses teret, a mágneses erőt, a fluxust, a mágneses pillanatot és a mágnesek egyenletes mágneses természetét, amelyeket a kísérleti kutatásban, az orvostudományban és az iparban használnak, amikor meghatározzák, mennyire erős a mágnes.
Gondolhat a gauss-mérő mint mágneses erőmérő. Ez a mágneses erőmérési módszer felhasználható a légi áruszállítás mágneses szilárdságának meghatározására, amelynek szigorúnak kell lennie a neodímium mágnesek szállításakor. Ez igaz, mert a neodímium mágnesszilárdság-teszt és az általa létrehozott mágneses mező zavarhatja a repülőgép GPS-jét. A neodímium mágneses szilárdságú tesla - hasonlóan más mágnesekhez - csökkennie kell attól való távolság négyzetével.
Mágneses viselkedés
A mágnesek viselkedése attól a kémiai és atomi anyagtól függ, amely azokat felépíti. Ezek a kompozíciók lehetővé teszik a tudósoknak és a mérnököknek, hogy megvizsgálják, mennyire engedik az anyagok elektronok vagy töltések áthatolni rajtuk keresztül, hogy mágnesezést lehessen elérni. Ezek a mágneses momentumok, amelyek a mágneses tulajdonsággal a mező számára lendületet vagy forgási erőt adnak mágneses mező jelenlétében, nagymértékben attól az anyagtól függnek, amely a mágneseket előállítja annak meghatározásakor, hogy diamagnetikus, paramágneses vagy feromágnesesek-e.
Ha a mágnesek olyan anyagokból készülnek, amelyekben nincs pár páratlan elektron, vagy nem, diamágnesesek. Ezek az anyagok nagyon gyengék és mágneses mező jelenlétében negatív mágnesezést eredményeznek. Nehéz mágneses momentumokat indukálni bennük.
Paramágneses az anyagok páratlan elektronokkal rendelkeznek, így egy mágneses mező jelenlétében az anyagok részleges igazítást mutatnak, ami pozitív mágnesezést eredményez.
Végül, ferromágneses az olyan anyagok, mint a vas, nikkel vagy magnetit, nagyon erősen vonzóak, így ezek az anyagok állandó mágneseket alkotnak. Az atomok úgy vannak beállítva, hogy könnyen cseréljék erőiket és nagy hatékonysággal engedjék át az áramot. Ezek olyan erős mágneseket eredményeznek, amelyek csereerője körülbelül 1000 tesla, ami 100 millió alkalommal erősebb, mint a Föld mágneses tere.
Mágneses erő mérése
A tudósok és a mérnökök általában az egyikre utalnak húzóerő vagy a mágneses erő erőssége a mágnesek erősségének meghatározásakor. A húzóerő az, hogy mennyi erőt kell kifejtenie, amikor egy mágnest elhúz egy acél tárgytól vagy egy másik mágnestől. A gyártók ezt az erőt fontokkal jelölik, hogy mágneses szilárdságmérésként hivatkozzanak az erõ súlyára vagy Newtonra.
Ha a mágnesek méretükben vagy mágnesességükben különböznek a saját anyaguktól, használja a mágnesek pólus felületét a mágneses szilárdságméréshez. Hajtsa végre a mért anyagok mágneses szilárdságát úgy, hogy távol marad más mágneses tárgyaktól. Ezenkívül csak olyan háztartási készülékeket szabad használni, amelyek mágneses tereit legfeljebb 60 Hz váltakozó áramú (AC) frekvencián mérik, nem a mágneseknél.
A neodímium mágnesek szilárdsága
A fokozat száma vagy N szám a húzóerő leírására szolgál. Ez a szám megközelítőleg arányos a neodímium mágnesek húzóerőjével. Minél nagyobb a szám, annál erősebb a mágnes. Azt is megmondja neodim mágneses szilárdságú tesla-nak. Az N35 mágnes 35 Mega Gauss vagy 3500 Tesla.
Gyakorlati körülmények között a tudósok és a mérnökök tesztelhetik és meghatározhatják a mágnesek fokát a mágneses anyag maximális energiaterméke alapján egységnyi egységben. MGOes vagy megagauss-oesterds, amely körülbelül 7957,75 J / m-nek felel meg3 (joule / méter kockánként). A mágnesek MGO-jei megmutatják a mágnesek maximális pontját demagnetizációs görbe, más néven BH-görbe vagy hiszterézis görbe, egy olyan funkció, amely magyarázza a mágnes erősségét. Ez beszámol arról, hogy mennyire nehéz mágnesesen mágnesezni, és hogy a mágnesek alakja hogyan befolyásolja a mágnes erősségét és teljesítményét.
Az MGOe mágnes mérése a mágneses anyagtól függ. A ritkaföldfémek mágnesei között a neodímium mágnesek általában 35–52 MGO-t tartalmaznak, a szamárium – kobalt (SmCo) mágneseknek 26, az alnico-mágneseknek 5,4, a kerámia mágneseknek 3,4 és a rugalmas mágneseknek 0,6–1,2 MGO-t kell tartalmazniuk. Míg a ritkaföldfémek, a neodímium és a SmCo mágnesek sokkal erősebbek, mint a kerámia mágnesek, a kerámia mágnesek könnyen mágnesezhetők, természetesen ellenállnak a korróziónak és különféle formákba önthetők. Miután szilárd anyaggá alakították őket, könnyen bomlanak, mert törékenyek.
Amikor egy tárgy mágnesesedik egy külső mágneses mező miatt, az abban lévő atomok egy bizonyos módon vannak beállítva, hogy az elektronok szabadon áramolhassanak. A külső mező eltávolításakor az anyag mágnesessé válik, ha az atomok igazítása vagy annak egy része megmarad. A mágnesesedés gyakran hővel vagy ellentétes mágneses mezővel jár.
Demagnetizálás, BH vagy hiszterézisgörbe
A „BH görbe” elnevezést az eredeti szimbólumoknak nevezték el, amelyek a mezőt és a mágneses mező erősségét reprezentálják, illetve B és H. A „hiszterézis” elnevezést arra használják, hogy leírják, hogy a mágnes aktuális mágnesezési állapota hogyan függ a mező megváltozásáról a múltban a jelenlegi állapotához vezetve.
••• Syed Hussain AtherA fenti hiszterézisgörbe diagramján az A és az E pont a telítési pontokra utal, mind előre, mind hátra. B és E hívták a megtartási pontok vagy telítettség remanenciák esetén a mágneses mező alkalmazása után a nullás mezőben maradó mágnesesedés elég erős ahhoz, hogy mindkét irányba telítse a mágneses anyagot. Ez a mágneses mező marad, amikor a külső mágneses erő hajtóerejét kikapcsolják. Néhány mágneses anyagban látva a telítettséget akkor érik el, amikor az alkalmazott külső H mágneses mező növekedése nem képes tovább növelni az anyag mágnesesedését, tehát a teljes B mágneses fluxussűrűség többé-kevésbé eltűnik.
C és F jelentik a mágnes koercitivitását, azaz a fordított vagy az ellenkező mezõ mekkora része szükséges ahhoz, hogy az anyag mágnesesedése visszaálljon 0-ra, miután a külsõ mágneses teret mindkét irányba alkalmazták.
A D és A pontok közötti görbe képviseli a kezdeti mágnesezési görbét. A-tól F-ig a telítettség utáni lefelé mutató görbe, és az F-től D-ig terjedő keményedés az alsó visszatérési görbe. A mágnesezési görbe megmutatja, hogy a mágneses anyag hogyan reagál a külső mágneses mezőkre, és azt a pontot, amelyen a mágnes telített, vagyis azt a pontot, ahol a külső mágneses tér növelése nem növeli az anyag mágnesesedését.
A mágnesek kiválasztása az erő alapján
A különböző mágnesek különböző célokat szolgálnak. Az N52 osztályszám a lehető legnagyobb szilárdság, a lehető legkisebb csomagolás mellett szobahőmérsékleten. Az N42 szintén gyakori választás, amelynek költséghatékony ereje van, még magas hőmérsékleten is. Néhány magasabb hőmérsékleten az N42 mágnesek erősebbek lehetnek, mint az N52 mágnesek, néhány speciális változat esetén, például az N42SH mágnesek kifejezetten a forró hőmérsékletekhez.
Legyen óvatos, ha a mágnest nagy hőmennyiségű területeken alkalmazza. A hő erőteljes tényező a mágnesek leellenőrzésében. A neodímium mágnesek általában nagyon kevés erőt veszítenek az idő múlásával.
Mágneses mező és mágneses fluxus
Bármely mágneses tárgy esetében a tudósok és a mérnökök jelzik a mágneses teret, amikor az a mágnes északi végétől a déli végéhez vezet. Ebben az összefüggésben az "északi" és a "déli" a mágnes önkényes tulajdonságai, hogy megbizonyosodjunk arról, hogy a mágneses mező vonalai ilyen irányban haladnak-e, nem pedig a földrajzban és a helyzetben alkalmazott "északi" és "déli" kardinális irányok.
A mágneses fluxus kiszámítása
Képzelheti el a mágneses fluxust hálóként, amely elkapja a rajta átfolyó víz vagy folyadék mennyiségét. Mágneses fluxus: ez a mágneses mező mekkora részét méri B áthalad egy bizonyos területen A kiszámítható a Φ = BAcosθ amiben θ a terület felületére merőleges vonal és a mágneses mező vektore közötti szög. Ez a szög lehetővé teszi a mágneses fluxusnak, hogy meghatározzák, hogyan lehet a terület alakját a mezőhöz képest szögben megkülönböztetni a különböző mezőt. Ez lehetővé teszi az egyenlet alkalmazását különböző geometriai felületekre, például hengerekre és gömbökre.
Az áram egyenes vezetékben én, a mágneses mező különböző sugarakon r az elektromos vezetékektől távol lehet kiszámítani Ampères törvény B = μ0I / 2πr amiben μ0 ("semmi") az 1,25 x 10-6 H / m (hengerek méterenként, amelyekben a henrik mérik az induktivitást) a vákuum permeabilitási állandója a mágnesességhez. A jobb oldali szabály segítségével meghatározhatja az ezen mágneses mező vonalainak irányát. A jobb oldali szabály szerint, ha a jobb hüvelykujját az elektromos áram irányába mutat, a mágneses mező vonalai koncentrikus körökben alakulnak, és az ujjaik gördülési iránya megadja azt az irányt.
Ha meg akarja határozni, hogy mekkora feszültség származik az elektromos vezetékek vagy tekercsek mágneses mezőjének és mágneses fluxusának változásából, akkor használhatja Faradays törvény, V = -N Δ (BA) / Δt amiben N a huzaltekercsben levő fordulatok száma, Δ (BA) ("delta B A") a mágneses tér szorzatának és egy területének változására utal, és At a mozgás vagy mozgás időbeli változása. Ez lehetővé teszi annak meghatározását, hogy a feszültség változása miként okozza a huzal vagy más mágneses tárgy mágneses környezetének változásait mágneses mező jelenlétében.
Ez a feszültség egy elektromotoros erő, amelyet fel lehet használni az áramkörök és az akkumulátorok táplálására. Az indukált elektromotoros erőt úgy is meghatározhatja, hogy a mágneses fluxus változásának sebessége és a tekercsben lévő fordulatok száma szorzata legyen negatív.