كيفية قياس قوة المغناطيس

المحتوى

• السلوك المغناطيسي
• قياس القوة المغناطيسية
• قوة مغناطيس النيوديميوم
• إزالة المغناطيسية ، BH أو منحنى التباطؤ
• اختيار مغناطيس بالقوة
• المجال المغناطيسي والتدفق المغناطيسي
• حساب التدفق المغناطيسي

المغناطيس يأتي في العديد من نقاط القوة ، ويمكنك استخدام أ غاوس متر لتحديد قوة المغناطيس. يمكنك قياس المجال المغناطيسي في تسلا أو التدفق المغناطيسي في webers أو Teslas • m² ("متر مربع تسلا"). ال حقل مغناطيسي هو الميل لقوة مغناطيسية لحثها على تحريك الجزيئات المشحونة في وجود هذه الحقول المغناطيسية.

الفيض المغناطيسي هو قياس مقدار المجال المغناطيسي الذي يمر عبر مساحة سطح معينة لسطح مثل قذيفة أسطوانية أو ورقة مستطيلة. نظرًا لأن هذين الكميتين ، الحقل والتدفق ، مرتبطان ارتباطًا وثيقًا ، يتم استخدام كلاهما كمرشحين لتحديد قوة المغناطيس. لتحديد القوة:

••• سيد حسين آذر

يمكن قياس قوة المغناطيس في سلبيات ومواقف مختلفة عن طريق مقدار القوة المغناطيسية أو المجال المغناطيسي التي يطلقونها. يأخذ العلماء والمهندسون في الاعتبار المجال المغناطيسي والقوة المغناطيسية والتدفق واللحظة المغناطيسية وحتى الطبيعة المغناطيسية للمغناطيس التي يستخدمونها في البحوث التجريبية والطب والصناعة عند تحديد مدى قوة المغناطيس.

يمكنك التفكير في غاوس متر كمقياس قوة مغناطيسية. يمكن استخدام طريقة قياس القوة المغناطيسية هذه لتحديد القوة المغناطيسية للشحن الجوي والتي يجب أن تكون صارمة حول حمل مغناطيس نيوديميوم. هذا صحيح لأن تسلا قوة المغناطيس النيوديميوم والمجال المغناطيسي الذي ينتج يمكن أن تتداخل مع GPS للطائرة. ينبغي أن تقل قوة تسلايو النيوديميوم المغناطيسية ، شأنها في ذلك شأن المغناطيسات الأخرى ، بمقدار مربع المسافة البعيدة عنها.

السلوك المغناطيسي

يعتمد سلوك المغناطيس على المادة الكيميائية والذرية التي تتكون منها. تتيح هذه التركيبات للعالم والمهندسين دراسة مدى جودة المواد التي تسمح للإلكترونات أو الشحنات بالتدفق خلالها للسماح بحدوث مغنطة. تعتمد هذه اللحظات المغناطيسية ، وهي خاصية مغناطيسية تعطي المجال زخماً أو قوة دورانية في وجود مجال مغناطيسي ، إلى حد كبير على المواد التي تصنع المغناطيس في تحديد ما إذا كانت ذات مغنطيسية أم مغنطيسية أو مغنطيسية مغنطيسية.

إذا كانت مغناطيسات مصنوعة من مواد لا تحتوي على عدد قليل من الإلكترونات غير المقيدة أو عدد قليل ، diamagnetic. هذه المواد ضعيفة للغاية ، وبوجود مجال مغناطيسي ، فإنها تنتج مغنطيسات سلبية. من الصعب أن تحفز لحظات مغناطيسية فيها.

متوازي المغنطيسية تحتوي المواد على إلكترونات غير متزاوجة ، بحيث تظهر المواد ، في وجود مجال مغناطيسي ، محاذاة جزئية تمنحها مغنطة إيجابية.

أخيرا، عالي الأنفاذية المواد مثل الحديد والنيكل أو المغنتيت لها عوامل جذب قوية للغاية مثل هذه المواد التي تشكل مغناطيس دائم. تتم محاذاة الذرات بطريقة تتبادل القوى بسهولة وتترك التيار يتدفق بكفاءة عالية. هذا يجعل للمغناطيسات القوية ذات قوى التبادل حوالي 1000 Teslas ، وهو أقوى 100 مليون مرة من المجال المغناطيسي للأرض.

قياس القوة المغناطيسية

العلماء والمهندسين عموما تشير إلى أي سحب القوة أو قوة المجال المغناطيسي عند تحديد قوة المغناطيس. قوة السحب هي مقدار القوة التي تحتاجها عند سحب المغناطيس بعيدًا عن جسم فولاذي أو أي مغنطيس آخر. يشير المصنعون إلى هذه القوة باستخدام الجنيهات ، للإشارة إلى الوزن الذي تمثله هذه القوة ، أو نيوتن ، كقياس قوة مغناطيسية.

للمغناطيس التي تختلف في الحجم أو المغناطيسية عبر المواد الخاصة بهم ، استخدم سطح القطب المغناطيس لإجراء قياس القوة المغناطيسية. قم بإجراء قياسات القوة المغناطيسية للمواد التي تريد قياسها بالبقاء بعيدًا عن الأشياء المغناطيسية الأخرى. أيضًا ، يجب عليك فقط استخدام عدادات gauss التي تقيس الحقول المغناطيسية بأقل من أو تساوي 60 هرتز من ترددات التيار المتردد (AC) للأجهزة المنزلية ، وليس للمغناطيس.

قوة مغناطيس النيوديميوم

ال رقم الصف أو عدد N يستخدم لوصف قوة السحب. هذا العدد يتناسب تقريبًا مع قوة السحب لمغناطيس النيوديميوم. كلما ارتفع الرقم ، زاد المغناطيس. كما يخبرك تسلا قوة النيوديميوم المغناطيس. المغناطيس N35 هو 35 ميجا غاوس أو 3500 تسلا.

في البيئات العملية ، يمكن للعلماء والمهندسين اختبار وتحديد درجة المغناطيس باستخدام المنتج الأقصى للطاقة للمواد المغناطيسية في وحدات MGOes ، أو megagauss-oesterds، وهو ما يعادل حوالي 7957.75 J / م³ (جول لكل متر مكعب). يخبرك MGOes من المغناطيس أقصى نقطة على المغناطيس منحنى إزالة المغناطيسية، المعروف أيضا باسم منحنى BH أو منحنى التباطؤ، وهي وظيفة تشرح قوة المغناطيس. إنه يفسر مدى صعوبة إزالة المغناطيس عن المغناطيس وكيف يؤثر شكل المغناطيس على قوته وأدائه.

يعتمد قياس مغناطيس MGOe على المادة المغناطيسية. من بين مغنطيس الأرض النادرة ، يحتوي مغناطيس نيوديميوم عمومًا على 35 إلى 52 MGOes ، ومغناطيس samarium-cobalt (SmCo) يحتوي على 26 ، ومغناطيس النيكو لديه 5.4 ، والمغناطيس الخزفي يحتوي على 3.4 ، والمغناطيس المرن يتراوح من 0.6 إلى 1.2 MGOes. في حين أن مغنطيس الأرض النادرة من النيوديميوم و SmCo هي مغناطيسات أقوى بكثير من المغناطيسات الخزفية ، فإن مغناطيس السيراميك سهل المغنطة ، ويقاوم التآكل بشكل طبيعي ويمكن تشكيله بأشكال مختلفة. بعد أن تم تشكيلها إلى مواد صلبة ، فإنها تنهار بسهولة لأنها هشة.

عندما يصبح الجسم ممغنطًا بسبب مجال مغناطيسي خارجي ، تتم محاذاة الذرات الموجودة داخله بطريقة معينة للسماح بتدفق الإلكترونات بحرية. عند إزالة الحقل الخارجي ، تصبح المادة ممغنطة إذا بقيت المحاذاة أو جزءًا من محاذاة الذرات. غالبًا ما ينطوي إزالة المغناطيسية على حرارة أو مجال مغناطيسي معاكس.

إزالة المغناطيسية ، BH أو منحنى التباطؤ

تم تسمية اسم "منحنى BH" للرموز الأصلية لتمثيل شدة المجال والمجال المغناطيسي ، على التوالي ، B و H. يستخدم اسم "التباطؤ" لوصف كيف تعتمد حالة مغنطيس المغناطيس الحالية على كيفية تغير الحقل في الماضي المؤدية إلى حالتها الحالية.

••• سيد حسين آذر

في الرسم البياني لمنحنى التباطؤ أعلاه ، تشير النقطتان A و E إلى نقاط التشبع في كلا الاتجاهين الأمامي والخلفي ، على التوالي. ب و ه دعا نقاط الاحتفاظ أو remanences التشبع ، يتم تطبيق المغناطيسية المتبقية في مجال الصفر بعد مجال مغناطيسي قوي بما يكفي لتشبع المواد المغناطيسية لكلا الاتجاهين. هذا هو المجال المغناطيسي الذي يتبقى عند إيقاف تشغيل القوة الدافعة للمجال المغناطيسي الخارجي. في بعض المواد المغناطيسية ، يكون التشبع هو الحالة التي يتم الوصول إليها عندما لا تزيد الزيادة في المجال المغناطيسي الخارجي المطبق H من مغنطة المواد بشكل أكبر ، وبالتالي فإن كثافة التدفق المغناطيسي الكلية B تتوقف عن العمل أكثر أو أقل.

تمثل C و F قسرية المغناطيس ، وكم من المجال العكسي أو المعاكس ضروري لإعادة مغنطة المادة إلى 0 بعد تطبيق المجال المغناطيسي الخارجي في أي من الاتجاهين.

يمثل المنحنى من النقاط D إلى A منحنى التمغنط الأولي. A إلى F هو منحنى الهبوط بعد التشبع ، والعلاج من F إلى D هو منحنى العائد السفلي. يخبرك منحنى إزالة المغناطيسية عن كيفية استجابة المادة المغناطيسية للحقول المغناطيسية الخارجية والنقطة التي يكون فيها المغناطيس مشبعًا ، مما يعني أن النقطة التي لا يؤدي فيها زيادة المجال المغناطيسي الخارجي إلى زيادة مغنطة المواد بعد الآن.

اختيار مغناطيس بالقوة

مغناطيس مختلفة معالجة أغراض مختلفة. رقم الصف N52 هو أعلى قوة ممكنة مع أصغر حزمة ممكنة في درجة حرارة الغرفة. N42 هو أيضًا خيار شائع يأتي بقوة فعالة من حيث التكلفة ، حتى في درجات الحرارة العالية. في بعض درجات الحرارة الأعلى ، قد يكون مغناطيس N42 أكثر قوة من مغناطيس N52 مع بعض الإصدارات المتخصصة مثل مغناطيس N42SH المصمم خصيصًا لدرجات الحرارة الساخنة.

كن حذرًا عند وضع المغناطيس في المناطق ذات الحرارة العالية. الحرارة هي عامل قوي في إزالة المغناطيس. مغناطيس النيوديميوم عموما تفقد قوة ضئيلة للغاية مع مرور الوقت.

المجال المغناطيسي والتدفق المغناطيسي

بالنسبة لأي جسم مغناطيسي ، يشير العلماء والمهندسون إلى المجال المغناطيسي أثناء تحركه من الطرف الشمالي للمغناطيس إلى الطرف الجنوبي. في هذا الخداع ، تعتبر "الشمال" و "الجنوب" من الخصائص التعسفية للمغناطيسي للتأكد من أن خطوط المجال المغناطيسي تحمل بهذه الطريقة ، وليس الاتجاهين الرئيسيين "الشمال" و "الجنوب" المستخدمة في الجغرافيا والموقع.

حساب التدفق المغناطيسي

يمكنك أن تتخيل التدفق المغناطيسي كشبكة تصطاد كميات من الماء أو السائل تتدفق عبره. التدفق المغناطيسي ، والذي يقيس مقدار هذا المجال المغناطيسي ب يمر عبر منطقة معينة أ يمكن حسابها مع Φ = باكوس بحيث θ هي الزاوية بين الخط العمودي على سطح المنطقة وناقل المجال المغناطيسي. تتيح هذه الزاوية حساب التدفق المغناطيسي لمعرفة كيف يمكن أن يكون شكل المنطقة بزاوية فيما يتعلق بالحقل لالتقاط كميات مختلفة من المجال. يتيح لك ذلك تطبيق المعادلة على الأسطح الهندسية المختلفة مثل الأسطوانات والمجالات.

••• سيد حسين آذر

للتيار في سلك مستقيم أنا، المجال المغناطيسي في أنصاف أقطار مختلفة ص بعيدا عن الأسلاك الكهربائية يمكن حسابها باستخدام قانون الأمبير ب = μ₀أنا / 2πr بحيث μ₀ ("مو شيء") هو 1.25 × 10^-6 H / م (henries للمتر الواحد ، حيث تقيس henries الحث) ثابت نفاذية فراغ للمغناطيسية. يمكنك استخدام القاعدة اليمنى لتحديد الاتجاه الذي تسلكه خطوط المجال المغناطيسي. وفقًا لقاعدة اليد اليمنى ، إذا قمت بتوجيه إبهامك الأيمن في اتجاه التيار الكهربائي ، فسوف تتشكل خطوط المجال المغنطيسي في دوائر متحدة المركز مع الاتجاه الذي يحدده اتجاه حليقة أصابعك.

إذا كنت ترغب في تحديد مقدار الجهد الناتج عن التغيرات في المجال المغناطيسي والتدفق المغناطيسي للأسلاك أو الملفات الكهربائية ، يمكنك أيضًا استخدام قانون فاراديس, V = -N Δ (BA) / Δt بحيث N هو عدد المنعطفات في ملف الأسلاك ، Δ (BA) ("دلتا ب أ") يشير إلى التغير في ناتج المجال المغناطيسي ومنطقة Δt هو التغيير في الوقت الذي تحدث فيه الحركة أو الحركة. يتيح لك هذا تحديد كيف تنجم التغيرات في الجهد عن التغيرات في البيئة المغناطيسية لسلك أو أي كائن مغنطيسي آخر في وجود مجال مغناطيسي.

هذا الجهد هو قوة دافعة كهربائية يمكن استخدامها لتشغيل الدوائر والبطاريات. يمكنك أيضًا تعريف القوة الدافعة الكهربائية المستحثة على أنها سالبة لمعدل التغير في التدفق المغناطيسي الذي يضاعف عدد المنعطفات في الملف.