Contenuto
- Comportamento magnetico
- Misura della forza magnetica
- Forza dei magneti al neodimio
- Smagnetizzazione, curva BH o isteresi
- La scelta di magneti per forza
- Campo magnetico e flusso magnetico
- Calcolo del flusso magnetico
I magneti sono disponibili in molti punti di forza e puoi usare a metro gauss per determinare la forza di un magnete. È possibile misurare il campo magnetico in teslas o il flusso magnetico in weber o Teslas • m2 ("metri quadrati tesla"). Il campo magnetico è la tendenza a indurre una forza magnetica a muovere particelle cariche in presenza di questi campi magnetici.
Flusso magnetico è una misura della quantità di un campo magnetico che attraversa una determinata area superficiale per una superficie come un guscio cilindrico o un foglio rettangolare. Poiché queste due quantità, campo e flusso, sono strettamente correlate, entrambe vengono utilizzate come candidate per determinare la forza di un magnete. Per determinare la forza:
La potenza dei magneti in diversi contro e situazioni può essere misurata dalla quantità di forza magnetica o campo magnetico che emettono. Gli scienziati e gli ingegneri tengono conto del campo magnetico, della forza magnetica, del flusso, del momento magnetico e persino della natura magnetica dei magneti che usano nella ricerca sperimentale, nella medicina e nell'industria nel determinare la forza dei magneti.
Puoi pensare al metro gauss come misuratore di forza magnetica. Questo metodo di misurazione della forza magnetica può essere utilizzato per determinare la forza magnetica del trasporto aereo di merci che deve essere rigorosa per il trasporto di magneti al neodimio. Questo è vero perché la forza del magnete al neodimio tesla e il campo magnetico che produce possono interferire con il GPS dell'aeromobile. La forza magnetica al neodimio tesla, come quella di altri magneti, dovrebbe diminuire del quadrato della distanza da essa.
Comportamento magnetico
Il comportamento dei magneti dipende dal materiale chimico e atomico che li compone. Queste composizioni consentono a scienziati e ingegneri di studiare quanto bene i materiali lasciano passare elettroni o cariche per consentire la magnetizzazione. Questi momenti magnetici, la proprietà magnetica di dare al campo un momento o una forza di rotazione in presenza di un campo magnetico, dipendono in gran parte dal materiale che rende i magneti nel determinare se sono diamagnetici, paramagnetici o ferromagnetici.
Se i magneti sono fatti di materiali che non hanno o pochi elettroni spaiati, sono diamagnetic. Questi materiali sono molto deboli e, in presenza di un campo magnetico, producono magnetizzazioni negative. È difficile indurre in essi momenti magnetici.
paramagnetica i materiali hanno elettroni spaiati in modo che, in presenza di un campo magnetico, i materiali presentino allineamenti parziali che gli conferiscono una magnetizzazione positiva.
Finalmente, ferromagnetico materiali come ferro, nichel o magnetite hanno attrazioni molto forti tali da costituire magneti permanenti. Gli atomi sono allineati in modo tale da scambiare facilmente le forze e far scorrere la corrente con grande efficienza. Questi rendono potenti magneti con forze di scambio che sono circa 1000 Teslas, che è 100 milioni di volte più forte del campo magnetico terrestre.
Misura della forza magnetica
Scienziati e ingegneri si riferiscono generalmente a entrambi forza di trazione o la forza del campo magnetico quando si determina la forza dei magneti. La forza di trazione è quanta forza è necessario esercitare quando si allontana un magnete da un oggetto d'acciaio o da un altro magnete. I produttori si riferiscono a questa forza usando i chili, per riferirsi al peso che questa forza è, o Newton, come misura della forza magnetica.
Per i magneti che variano di dimensioni o magnetismo attraverso il proprio materiale, utilizzare la superficie del palo dei magneti per effettuare una misurazione della forza magnetica. Effettua misurazioni della forza magnetica dei materiali che desideri misurare rimanendo lontano da altri oggetti magnetici. Inoltre, dovresti usare solo misuratori di gauss che misurano campi magnetici a frequenze di corrente alternata (CA) inferiori o uguali a 60 Hz per gli elettrodomestici, non per i magneti.
Forza dei magneti al neodimio
Il numero di grado o Numero N è usato per descrivere la forza di trazione. Questo numero è approssimativamente proporzionale alla forza di trazione per i magneti al neodimio. Più alto è il numero, più forte è il magnete. Ti dice anche la forza del magnete al neodimio tesla. Un magnete N35 è 35 Mega Gauss o 3500 Tesla.
In contesti pratici, scienziati e ingegneri possono testare e determinare il grado di magneti utilizzando il massimo prodotto energetico del materiale magnetico in unità di MGOes o megagauss-oesterds, che equivale a circa 7957,75 J / m3 (joule per metro cubo). Le MGO di un magnete indicano il punto massimo sui magneti curva di smagnetizzazione, conosciuto anche come Curva BH o curva di isteresi, una funzione che spiega la forza del magnete. Spiega quanto sia difficile smagnetizzare il magnete e in che modo la forma dei magneti influisce sulla sua forza e prestazioni.
Una misurazione del magnete MGOe dipende dal materiale magnetico. Tra i magneti delle terre rare, i magneti al neodimio hanno generalmente da 35 a 52 MGO, i magneti samario-cobalto (SmCo) ne hanno 26, i magneti alnico hanno 5,4, i magneti in ceramica hanno 3,4 e i magneti flessibili sono 0,6-1,2 MGO. Mentre i magneti in terre rare di neodimio e SmCo sono magneti molto più potenti di quelli in ceramica, i magneti in ceramica sono facili da magnetizzare, resistono alla corrosione in modo naturale e possono essere modellati in forme diverse. Dopo essere stati modellati in solidi, tuttavia, si rompono facilmente perché sono fragili.
Quando un oggetto viene magnetizzato a causa di un campo magnetico esterno, gli atomi al suo interno vengono allineati in un certo modo per consentire agli elettroni di fluire liberamente. Quando il campo esterno viene rimosso, il materiale diventa magnetizzato se rimane l'allineamento o parte dell'allineamento degli atomi. La smagnetizzazione comporta spesso calore o un campo magnetico opposto.
Smagnetizzazione, curva BH o isteresi
Il nome "curva BH" è stato chiamato per i simboli originali per rappresentare il campo e l'intensità del campo magnetico, rispettivamente, B e H. Il nome "isteresi" è usato per descrivere come l'attuale stato di magnetizzazione di un magnete dipende da come il campo è cambiato in passato ha portato al suo stato attuale.
••• Syed Hussain AtherNel diagramma di una curva di isteresi sopra, i punti A ed E si riferiscono ai punti di saturazione in entrambe le direzioni avanti e indietro, rispettivamente. B ed E hanno chiamato il punti di conservazione o rimanenze di saturazione, la magnetizzazione che rimane nel campo zero dopo l'applicazione di un campo magnetico che è abbastanza forte da saturare il materiale magnetico per entrambe le direzioni. Questo è il campo magnetico che rimane quando viene spenta la forza motrice del campo magnetico esterno. Vista in alcuni materiali magnetici, la saturazione è lo stato raggiunto quando un aumento del campo magnetico esterno applicato H non può aumentare ulteriormente la magnetizzazione del materiale, quindi la densità di flusso magnetico totale B più o meno si livella.
C e F rappresentano la coercività del magnete, quanto del campo inverso o opposto è necessario per riportare la magnetizzazione del materiale a 0 dopo che il campo magnetico esterno è stato applicato in entrambe le direzioni.
La curva dai punti D ad A rappresenta la curva di magnetizzazione iniziale. Da A a F è la curva verso il basso dopo la saturazione e la cura da F a D è la curva di ritorno inferiore. La curva di smagnetizzazione indica come il materiale magnetico risponde ai campi magnetici esterni e il punto in cui il magnete è saturo, ovvero il punto in cui l'aumento del campo magnetico esterno non aumenta più la magnetizzazione dei materiali.
La scelta di magneti per forza
Magneti diversi si rivolgono a scopi diversi. Il numero di grado N52 è la massima resistenza possibile con il pacchetto più piccolo possibile a temperatura ambiente. N42 è anche una scelta comune che arriva ad un punto di forza economico, anche alle alte temperature. A temperature più elevate, i magneti N42 potrebbero essere più potenti di quelli N52 con alcune versioni specializzate come i magneti N42SH progettati specificamente per le temperature calde.
Prestare attenzione quando si applicano magneti in aree con elevate quantità di calore. Il calore è un forte fattore di smagnetizzazione dei magneti. Tuttavia, i magneti al neodimio generalmente perdono molto poco nel tempo.
Campo magnetico e flusso magnetico
Per qualsiasi oggetto magnetico, scienziati e ingegneri denotano il campo magnetico mentre guida dall'estremità nord di un magnete alla sua estremità sud. In questo caso, "nord" e "sud" sono caratteristiche arbitrarie del magnetico per assicurarsi che le linee del campo magnetico portino in questo modo, non le direzioni cardinali "nord" e "sud" usate nella geografia e nella posizione.
Calcolo del flusso magnetico
Puoi immaginare il flusso magnetico come una rete che cattura quantità di acqua o liquido che fluisce attraverso di essa. Flusso magnetico, che misura la quantità di questo campo magnetico B passa attraverso una certa area UN può essere calcolato con Φ = BAcosθ in quale θ è l'angolo tra la linea perpendicolare alla superficie dell'area e il vettore del campo magnetico. Questo angolo consente al flusso magnetico di tenere conto del modo in cui la forma dell'area può essere inclinata rispetto al campo per catturare diverse quantità del campo. Ciò consente di applicare l'equazione a diverse superfici geometriche come cilindri e sfere.
Per una corrente in un filo dritto io, il campo magnetico a vari raggi r lontano dal filo elettrico può essere calcolato utilizzando Legge Ampères B = μ0I / 2πr in quale μ0 ("mu niente") è 1,25 x 10-6 H / m (henries per metro, in cui henries misurano l'induttanza) la costante di permeabilità al vuoto per magnetismo. È possibile utilizzare la regola della mano destra per determinare la direzione in cui prendono queste linee del campo magnetico. Secondo la regola della mano destra, se si punta il pollice destro nella direzione della corrente elettrica, le linee del campo magnetico si formeranno in cerchi concentrici con la direzione data dalla direzione in cui si piegano le dita.
Se si desidera determinare la quantità di tensione derivante dalle variazioni del campo magnetico e del flusso magnetico per cavi elettrici o bobine, è inoltre possibile utilizzare Legge di Faradays, V = -N Δ (BA) / Δt in quale N è il numero di giri nella bobina del filo, Δ (BA) ("delta B A") si riferisce alla variazione del prodotto del campo magnetico e di un'area e At è il cambiamento nel tempo durante il quale si verifica il movimento o il movimento. Ciò consente di determinare come le variazioni di tensione derivano da variazioni nell'ambiente magnetico di un filo o di un altro oggetto magnetico in presenza di un campo magnetico.
Questa tensione è una forza elettromotrice che può essere utilizzata per alimentare circuiti e batterie. È inoltre possibile definire la forza elettromotrice indotta come negativa della velocità di variazione del flusso magnetico moltiplicata per il numero di giri nella bobina.