Магнитная индукция неодимового магнита: Характеристики неодимовых магнитов

Характеристики неодимовых магнитов

Данную статью мы написали, чтобы дать ответ на вопрос о классах магнитов, их стандартах, физических характеристиках.

Несмотря на то, что предлагаемые нами магниты называются неодимовыми, они могут очень сильно отличаться друг от друга, ведь у каждого магнита есть свои физические характеристики, а не только размеры, форма и покрытие. Поэтому вопрос, какие именно неодимовые магниты Вас интересуют, не должен ставить Вас в тупик. В этой статье Вы получите ответы на многие свои вопросы.

Зачастую, мы, как производители и продавцы, хотим услышать технические характеристики магнита, а именно буквы и цифры, в которых они (технические характеристики) зашифрованы. А покупатель зачастую досконально знает свою область применения магнитов, но номенклатуру, тем более международную, не знает.
Итак, начинаем разбираться с международной номенклатурой магнитов, а именно классами, техническими характеристиками и обозначениями.

В первую очередь, неодимовые магниты делят на классы, которые обозначаются буквами и числами (например, N35), в которых и заложена основная информация о магните.

 Ниже приведена стандартная номенклатурная таблица характеристик неодимовых магнитов (смотрите в левый столбик – там указаны классы).

 В таблице все численные величины мы представили в двух единицах измерения. Первая, без скобочек, – это величина измерения в системе СИ (эта та система, в которой работает наша страна),  а вторая (указана в скобках), – это измерения в международной  системе СГСЕ (европейские стандарты). Для  Вашего удобства мы решили указать в таблице обе единицы измерения.

Таблица характеристик неодимовых магнитов

Начинаем изучать таблицу справа налево. Как Вы можете увидеть по правому столбику таблицы, основное классовое отличие магнитов – это их рабочая температура использования, то есть та допустимая максимальная температура, превышая которую магнит начинает терять свои магнитные свойства. Таким образом, на температурный диапазон использования магнита указывает буквенная часть его маркировки

 (левый столбец). Дадим расшифровку этих букв:

• Магниты марки N (Normal)– могут применяться при нормальных температурах, то есть до 80 градусов Цельсия;
• Магниты марки M (Medium) – могут применяться при повышенных температурах, то есть до 100 градусов Цельсия;
• Магниты марки H (High) – могут применяться при высоких температурах, до 120 градусов Цельсия;
• Магниты марки SH (Super High) – могут применяться при температурах до 150 градусов Цельсия;
• Магниты марки UH (Ultra High) – могут применяться при температурах до 180 градусов Цельсия;
• Магниты марки EH (Extra High) – могут применяться при температурах до 200 градусов Цельсия.

Стоит оговориться, что отрицательные температуры не оказывают влияния на магнитные свойства для большинства магнитов.

Цифры, указанные в обозначении класса магнитов: N30, 33M, 35H, 38SH, 40UH и т.д., указывают на Магнитную Энергию (четвертый столбец таблицы), измеряется в килоДжоуль на кубический метр. Этот критерий магнитов отвечает за их мощность или, так называемое, «усилие на отрыв», то есть сила, которую необходимо приложить к магниту, чтобы его «оторвать» от поверхности. Необходимо понимать, что поверхность (стальной лист) должен быть идеально ровным, а приложенная сила должна быть перпендикулярной к листу. Это, так называемые, идеальные или теоретические условия. Совершенно понятно, что чем выше цифровое обозначение магнита, тем выше его усилие на отрыв.

Сила на отрыв магнита

Но, кроме того, «сила на отрыв» зависит не только от физических характеристик магнита, но и от его размера и веса. Например, магнит 25*20 мм легче оторвать от стального листа, чем магнит 40*5 мм, так как площадь соприкосновения у второго магнита больше (25 мм против 40мм).

Но линии магнитного поля, если их визуализировать, распространяются у первого магнита (25*20 мм) «дальше», значит, и «цепляется» за стальной лист он лучше.

Класс	Остаточная магнитная индукция, миллиТесла (КилоГаусс)	Коэрцитивная сила, КилоАмпер/метр (КилоЭрстед)	Магнитная энергия, килоДжоуль/м3 (МегаГаусс-Эрстед)	Рабочая температура, градус Цельсия
N35	1170-1220 (11,7-12,2)	≥955 (≥12)	263-287 (33-36)	80
N38	1220-1250 (12,2-12,5)	≥955 (≥12)	287-310 (36-39)	80
N40	1250-1280 (12,5-12,8)	≥955 (≥12)	302-326 (38-41)	80
N42	1280-1320 (12,8-13,2)	≥955 (≥12)	318-342 (40-43)	80
N45	1320-1380 (13,2-13,8)	≥955 (≥12)	342-366 (43-46)	80
N48	1380-1420 (13,8-14,2)	≥876 (≥12)	366-390 (46-49)	80
N50	1400-1450 (14,0-14,5)	≥876 (≥11)	382-406 (48-51)	80
N52	1430-1480 (14,3-14,8)	≥876 (≥11)	398-422 (50-53)	80
33M	1130-1170 (11,3-11,7)	≥1114 (≥14)	247-263 (31-33)	100
35M	1170-1220 (11,7-12,2)	≥1114 (≥14)	263-287 (33-36)	100
38M	1220-1250 (12,2-12,5)	≥1114 (≥14)	287-310 (36-39)	100
40M	1250-1280 (12,5-12,8)	≥1114 (≥14)	302-326 (38-41)	100
42M	1280-1320 (12,8-13,2)	≥1114 (≥14)	318-342 (40-43)	100
45M	1320-1380 (13,2-13,8)	≥1114 (≥14)	342-366 (43-46)	100
48M	1380-1420 (13,8-14,3)	≥1114 (≥14)	366-390 (46-49)	100
50M	1400-1450 (14,0-14,5)	≥1114 (≥14)	382-406 (48-51)	100
30H	1080-1130 (10,8-11,3)	≥1353 (≥17)	223-247 (28-31)	120
33H	1130-1170 (11,3-11,7)	≥1353 (≥17)	247-271 (31-34)	120
35H	1170-1220 (11,7-12,2)	≥1353 (≥17)	263-287 (33-36)	120
38H	1220-1250 (12,2-12,5)	≥1353 (≥17)	287-310 (36-39)	120
40H	1250-1280 (12,5-12,8)	≥1353 (≥17)	302-326 (38-41)	120
42H	1280-1320 (12,8-13,2)	≥1353 (≥17)	318-342 (40-43)	120
45H	1320-1380 (13,2-13,8)	≥1353 (≥17)	326-358 (43-46)	120
48H	1380-1420 (13,8-14,3)	≥1353 (≥17)	366-390 (46-49)	120
30SH	1080-1130 (10,8-11,3)	≥1592 (≥20)	233-247 (28-31)	150
33SH	1130-1170 (11,3-11,7)	≥1592 (≥20)	247-271 (31-34)	150
35SH	1170-1220 (11,7-12,2)	≥1592 (≥20)	263-287 (33-36)	150
38SH	1220-1250 (12,2-12,5)	≥1592 (≥20)	287-310 (36-39)	150
40SH	1240-1280 (12,4-12,8)	≥1592 (≥20)	302-326 (38-41)	150
42SH	1280-1320 (12,8-13,2)	≥1592 (≥20)	318-342 (40-43)	150
45SH	1320-1380 (13,2-13,8)	≥1592 (≥20)	342-366 (43-46)	150
28UH	1020-1080 (10,2-10,8)	≥1990 (≥25)	207-231 (26-29)	180
30UH	1080-1130 (10,8-11,3)	≥1990 (≥25)	223-247 (28-31)	180
33UH	1130-1170 (11,3-11,7)	≥1990 (≥25)	247-271 (31-34)	180
35UH	1180-1220 (11,7-12,2)	≥1990 (≥25)	263-287 (33-36)	180
38UH	1220-1250 (12,2-12,5)	≥1990 (≥25)	287-310 (36-39)	180
40UH	1240-1280 (12,4-12,8)	≥1990 (≥25)	302-326 (38-41)	180
28EH	1040-1090 (10,4-10,9)	≥2388 (≥30)	207-231 (26-29)	200
30EH	1080-1130 (10,8-11,3)	≥2388 (≥30)	233-247 (28-31)	200
33EH	1130-1170 (11,3-11,7)	≥2388 (≥30)	247-271 (31-34)	200
35EH	1170-1220 (11,7-12,2)	≥2388 (≥30)	263-287 (33-36)	200
38EH	1220-1250 (12,2-12,5)	≥2388 (≥30)	287-310 (36-39)	200

Как сравнить силу магнитов?

Если возникает необходимость сравнить, какой из двух выбранных магнитов сильнее, рекомендуем Вам воспользоваться следующими способами.

• При одинаковых линейных размерах (точная методика):

Чтобы понять, насколько один магнит сильнее другого, необходимо значение остаточной магнитной индукции одного магнита (второй столбец таблицы) разделить на значение остаточной магнитной индукции другого магнита. Пример: неодимовый магнит N40 с В=1250 мТ и неодимовый магнит N50 с В=1400 мТ, делим их магнитные индукции и получаем 1400/1250 = 1,12, то есть магнит N50 «сильнее» магнита N40 на 12%, при условии, что линейные размеры магнитов одинаковые.

• При разных линейных размерах (грубая методика):

Чтобы понять, насколько один магнит сильнее другого, необходимо сравнить их массы. Пример: магнит 30*10 мм весит примерно 55 грамм, а магнит 25*20 мм весит 76 грамм. Делим их массы 76/55=1,38, то есть магнит 25*20 мм сильнее магнита 30*10 мм примерно на 38%, при условии, что их классы, то есть физические характеристики, одинаковые.

Коэрцитивная сила магнита

И в таблице осталась одна незатронутая колонка – Коэрцитивная Сила (третий столбец). Кратко, Коэрцитивная сила – это величина магнитного поля, в которое нужно поместить магнит, чтобы его «размагнитить». Данная величина, как правило, очень важна в случаях, если магнит эксплуатируется в условиях жёсткого внешнего магнитного поля, как правило, вблизи мощных электроузлов.

Надеемся, что в данной статье (характеристики неодимовых магнитов) Вы нашли ответы на часть Ваших вопросов. На другие вопросы мы с удовольствием ответим по телефону или электронной почте, которые указаны в контактах.

Читайте также:

Что такое неодимовый магнит?

Что такое самариевый магнит?

Правила работы с магнитами

Что такое аксиальная намагниченность?

Можно ли изготовить магниты по Вашим размерам?

 

Магнитные рекорды / Хабр

Сегодня поговорим о рекордных магнитах и немного о том, зачем они нужны.

Магниты такой конструкции (резистивные биттеровские магниты) остаются рабочими лошадками лабораторий сильных магнитных полей. 2 атмосфер. Т.е. для конструктора магнита поле в 100 Т эквивалетно попытке создать баллон на 40000 атмосфер — крайне непростая задача. Отсюда же видно, что мощные магниты с большим рабочим объемом (как у ИТЭР) — это еще большая сложность, чем просто мощные магниты.

Еще одним необычным рекордом являются сверхпроводящие магниты немецкого стелларатора Wendelstein 7-X со сложнейшей геометрией.

Итак, начнем мы с определения некоторых координат. Для постоянных магнитов, которые выпускает промышленность, характерны значения поля от 0,01 до 0,5 Т, причем неодимовые магниты в 0,5 Т уже воспринимаются как “сильные”. Рекорд, который можно выжать из постоянных магнитов ~1,5 Т у самой поверхности.

В электрических машинах (двигателях, генераторах, трансформаторах) поле внутри железных магнитопроводов ограничивается насыщением железа, полями где-то в 1,8-2,2 Т. В воздушном зазоре типичного асинхронного двигателя вы увидите скорее всего поле 0,5-0,8 Т, для рекордных по энергомассовым характеристикам BLDC моторов (4-5 кВт/кг) — 1. ..1,2 Т.

Довольно оригинальным применением силы неодимовых магнитов является 19 кВт электродвигатель (на снимке — красный цилиндр), 2 таких крутят насосы окислителя и горючего на новом ракетном двигателе «Резерфорд» компании Rocket lab.

Где-то начиная с 1,5 Т обычные медные электромагниты начинают испытывать трудности, прежде всего с отводом тепла. Необходимость перемежать медь с трубками водяного охлаждения, а также растущее межвитковое напряжение вздувает размеры магнита гораздо быстрее, чем растет поле. Витки, которые располагаются дальше от рабочего объема вносят относительно небольшой вклад в поле, а значит ток в основном расходуется на нагрев магнита, а не на создание поля.

Медь

Однако с 1930х годов и почти до сих пор рекордные стационарные поля достигались в практически обычных водоохлаждаемых медных магнитах. Это так называемые Биттеровские магниты, представляющие собой медную пластинку свитую в спираль и имеющую хитрую систему продольных каналов охлаждения. 2), электрические мощности в 1,10 и даже 30 мегаватт, и расход охлаждающей воды в десятки и сотни литров в секунду. Первый магнит на 10 Т был пущен в 1936 году, и следующие 30 лет держал рекорд по стационарному полю.

Американские биттеровские магниты 60-х годов на 25 Тесла.

Эта конструкция магнитов затем неоднократно оптимизировалась, и на сегодня рекорд поля в таких магнитах доведен до 38,5 Т в китайской лаборатории CHMFL. Мощность магнита составила 28,5 МВт с расходом охлаждающей воды в 500 литров в секунду (кстати, похоже к мощности магнита надо добавить еще примерно такую же на насосы, которые прокачивают эту воду через магнит). Ток около 36 тысяч ампер. При этом рекордное поле достигается в объеме диаметром всего 32 мм и длинной около 70 мм.

Китайский рекордный резистивный магнит — один заход спирали соленоида (из сплава CuAg), разрез и набор коаксиальных катушек.

Резистивные магниты сегодня подошли к лимитам возможностей материалов, и максимальное доступное поле в них растет в основном экстенсивно — за счет наращивания мощности системы питания и охлаждения, увеличения количества катушек. Подобные магниты сегодня в основном используются для изучения очень разнообразных физических явлений в небольших образцах, зачастую при низкой температуре. Поэтому такие магниты работают в центрах коллективного использования, когда физики привозят свои образцы и аппаратуру, устанавливают ее на магнит и измеряют нужные им величины. Для маленьких образцов вполне удобно использовать магниты с небольшим просветом, типа 20-30 мм.

Верхушка биттеровского магнита на 30 Т без крышки. Здесь видно отверстие исследовательской камеры и щели для подачи охлаждающей воды.

Однако есть еще одно применение больших магнитных полей сегодня — это ЯМР-томография, т.е. построение карт плотности тканей за счет взаимодействия водорода с радиоизлучением в сильном магнитном поле. Чем выше поле — тем большее пространственное разрешение системы. Для таких систем нужен довольно большой рабочий объем магнита а также высокая гомогенность поля. Исследования в области сверхпроводимости в свою очередь требуют криостатов, которые с трудом помещаются в диаметр 32 мм, да и поле для некоторых сверхпроводников нужно больше.

Немножко забегая вперед — сверхпроводящий ЯМР-томограф со сверхвысоким полем (21Т), просветом 110 мм и пример получаемого изображения с разрешением в 26 мкм

Поэтому с 80х годов 20 века появляется направление гибридных магнитов, идея которых заключается в том, чтобы поместить биттеровский магнит внутрь сверхпроводящего, поля которых сложатся. Это позволяет поднимать поле и дальше без роста и без того монструозных требований по мощности и расходу охлаждающей воды.

Гибриды

Вставка магнита Биттера внутрь сверхпроводящего означает, что последний должен иметь рабочий просвет в 400-800 мм, т.е. значительно больше, чем рекорды, которые мы видели до этого. Магниты с большими рабочими объемами но меньшим полем пришли в лаборатории сильных магнитных полей от разработчиков токамаков, где в конце 70х были созданы сверхпроводящие магниты на основе холодных сверхпроводников — ниобата олова и титана. В середине 80х в французской лаборатории сильных магнитных полей LNCMI создают гибридный магнит из 11Т сверхпроводящего и 22Т биттеровского с общим полем в 31Т, а в 2000 году американская National MagLab запускает установку гибридом с полем в 45Т, которая является рекордной до сих пор среди всех магнитов с постоянным полем.

Корпус всего магнита (слева) и криостата (справа)

Разрез гибридного магнита по криостату. Кстати, конструкция внешнего сверхпроводящего магнита, спроектированная для этой установки затем была использована еще в трех рекордных магнитах.

45 тесловый гибрид использует три внешних сверхпроводящих магнита и 4 внутренних резистивных типа “Биттер-флорида”. Резистивная часть потребляет 29 мегаватт при токе 74 кА и создает поле в 31 Т. Сверхпроводящая часть магнита создает поле в 14 Т и состоит из внешних обмоток из NbTi и внутренних из Nb3Sn, работает на токе в 8 кА при температуре 4,2 К. Просвет криостата сверхпроводящего магнита — 500 мм.

Сверхпроводящий внешний магнит гибрида на 45Т

И внутренний биттеровский магнит. Так 2,5 метра корпуса превращается в 32 мм рабочей камеры.

Для сравнения, напомню, что тороидальный магнит ИТЭР имеет ток проводинка в 68 кА, поле 12,8 Т при просвете 9000х7000 мм, т.е. можно представить, насколько далеко ИТЭР двинул вперед технологии низкотемпературных сверхпроводящих магнитов.

Кстати, в лабораторных магнитах используют проводник с гораздо меньшим током, наматывая больше витков — это упрощает систему питания да и сам проводник. Обратной стороной этого является бОльшие электрические напряжения в системе, когда сверхпроводник внезапно переходит в нормальное состояние.

Кроме ИТЭР эти технологии двинулись вперед с появлением промышленных высокотемпературных сверхпроводников. Если низкотемпературные СП в принципе не позволяют создать поля выше 22 Т, т.е. они могут быть только частью рекордного магнита, то для ВТСП этот лимит расширяет до как минимум 45 Т.

Зависимость критической плотности тока от поля у разных сверхпроводников. Кстати, вы задумывались когда-нибудь, что за оборудование используется для построения этих диаграмм и почему они упираются в 45Т?

Сегодня новое направление создания рекордных магнитов — это полностью сверхпроводящие и сейчас все ведущие лаборатории мира (Китай, Нидерланды, Франция, США)проектируют СП-магниты на 30+ Т. Здесь тоже пока впереди всех флоридская MagLab, где началась сборка полностью сверхпроводящего магнита на 32 Т. Здесь 15 Т будет создаваться внешними магнитами из NbTi и Nb3Sn, а еще 17 — двухслойным ВТСП магнитом из YBCO лент. “Высокотемпературные” сверхпроводники здесь используются как имеющие гораздо более высокие критические поля при температуре жидкого гелия, чем “низкотемпературные”.

Проект полностью сверхпроводящего магнита на 32Т

Технологии данного магнита потребовали почти 10 лет разработок, основные проблемы лежали в области очень высоких пондеромоторных сил со стороны мощного магнитного поля на витки с током. Механические напряжение в YBCO катушках достигает 700 МПа — здесь, кстати, хорошо помогает то, что ВТСП-лента по сути в основном состоит из никелевого сплава с высокими прочностными характеристиками — медь такие напряжения не выдерживает.

НИОКР высокопольного ВТСП магнита.

Второй класс проблем связан с аварийной потерей сверхпроводящего состояния, и вывода тока из катушек. В частности, чтобы избежать пережога из-за медленного распространения нормальной зоны в катушки встроены нагреватели, которые при обнаружении перехода прогревают всю катушку, так чтобы энергия поля выделялась более равномерно.

Буквально недавно была изготовлена внутренняя рабочая катушка из ВТСП ленты, скоро можно ожидать запуска и сборки магнита.

Этот магнит будет обладать “холодным” рабочим объемом, и хорошо подойдет для изучения конденсированных состояний материи и квантовых эффектов в твердом теле, при этом по эксплуатационным расходам это совершенно другой класс устройств, в частности криостат, система криоснабжения и внешний СП-магнит из НТСП являются серийными изделиями, выпускаемымим фирмой Oxford Instruments.

Вообще oxford instruments — крупнейший поставщик сверхпроводящих магнитов, в основном для всякого научно-лабораторного применения на поля 3-15Т. В проекте ИТЭР эта фирма, например, поставляет магниты на 6Т для гиротронов

Вообще прежде чем перейти к следующим рекордсменам, хочется сказать о нескольких применениях таких магнитов за пределами просто предоставления стенда с высоким магнитыми полем.

Одним из основных прикладных потребителей серийных высокополевых магнитов являются ЯМР-спектрометры, рабочий инструмент химиков. Фирма Bruker, в частности, серийно производит спектрометры с полем до 23,5Т (у таких установок, кстати, есть довольно большие проблемы с экранированием такого поля от окружающих людей и предметов).

Исторический рост частоты ЯМР-спектрометров, что позволяет улучшать качество ЯМР-спектров.

Вторым серийным потребителем являются ЯМР-томографы высокого разрешения, которые применяются в биологических и нейробиологических исследованиях. Здесь поля доходят до 21Т. Наконец, чуть менее прикладным потребителем являются центры с нейтронными источниками, один из методов исследования магнитно-квантовых явлений — это изучение рассеяния нейтронов на материи в сильном магнитном поле, а также холодильники для субмикрокельвиновых температур, требующие полей от 8 до 20 Т.

Видео со сборки 26Т магнита с большим просветом для исследования рассеиния поляризованных нейтронов на материи в Helmholtz-Zentrum Berlin

Импульсные магниты

Основные инженерные проблемы создания высокопольных магнитов — теплоотвод и прочность — сильно облегчаются, если перейти от постоянного магнитного поля к импульсному. 2.

В сочетании с силовым подкреплением в виде стальной матрицы и захолаживанием жидким азотом (для снижения сопротивления, что уменьшает потребное напряжение, что облегчает изоляцию в таком магните) в 2012 году импульсные медные магниты достигли 101,2 Т в течении 1 миллисекунды — это значение на сегодня является рекордом (и принадлежит оно коллаборации американской ядерной оружейной лаборатории LANL и флоридской MagLab).

Видео про достижение рекордного значения поля в 101,2 Т. Впрочем, видно тут мало что, да и вообще такое ощущение, что конструкция магнита засекречена, известны только общие значения

Такое значение достигается также с помощью нескольких вложенных катушек, внешние из которых дают длинный импульс (около 2 секунд) амплитудой до 45 Т, а внутренние — короткий импульс в 65 Т. Такая схема позволяет выдерживать напряжения в проводнике за пределом текучести материалов.

Интересно, что мощность такого магнита достигает нескольких гигаватт.

Генератор, который закорачивают на внешние обмотки магнита для получения рекордных импульсных полей.

К сожалению, пока не видно каких-то путей по заметному увеличению значения поля в многоразовой установке. Однако если разрушение установки нам не страшно, то 101 Т — далеко не предел.

Самым простым вариантом тут является кусок меди, свернутый в виток, на который подключается высоковольтные конденсаторы. Такая схема позволяет получить и 300 и 400 тесла, правда на очень короткое время (порядка микросекунды) в объеме нескольких кубических миллиметров, что для экспериментатора, который занимается изучением топологии поверхностей Ферми в твердых телах, например, является довольно сложными ограничениями.

Импульс поля на одноразовом магните.

Довольно элегантный выход из этих ограничений был найден еще в 50х годах путем изобретения взрывомагнитных генераторов. Здесь затравочное магнитное поле в 10-20 Т сжимается до 2800 (!)Т. Делается это с помощью металлического цилиндрического лейнера, который с помощью цилиндрической взрывной волны от заряда взрывчатки коллапсирует к своей оси. При этом продольное магнитное поле увеличивается примерно в 100-200 раз. По сравнению с предыдущей схемой во взрывомагнитном генераторе можно получить чуть большее время импульса магнитного поля, и чуть бОльший объем для образца, правда ценой гораздо более сложной постановки эксперимента.

Взрывомагнитный генератор и его принципиальная схема.

Еще в 50х годах с помощью ВМГ были измерены разнообразные характеристики материалов в экстремальном магнитном поле — проводимость, вращение поляризации (эффект фарадея), сжатие магнитного поля ядра атома и т.п. Еще одним интересным результатом является возможность ускорения такими магнитными полями металлических объектов до скоростей порядка 100 км/с.

Ограничения по полю у взрывомагнитных генераторов в свою очередь опять довольно фундаментально и связано с давлением магнитного поля, которое достигает десятков мегабар и останавливает металлический лейнер. 3000 тесла тут видимо является асимпотическим пределом.

В свою очередь, бОльшие значения давления (гигабары) достигаются в установках лазерной имплозии, и чисто теоретически такие установки способны создать магнитные поля в десятки тысяч и даже 100 тысяч тесла, правда в течении наносекунд и в микронных объемах. 2 для вещества в 10000 раз плотнее свинца. Наблюдения за магнетарами (и обычными нейтронными звездами, поля которых в тысячи раз меньше) позволяют лучше понять поведения материи и пространства в подобных условиях, дополняя лабораторные исследования рекордными магнитами.

Электромагнитная индукция с неодимовыми магнитами

• Вуд, Дебора
;
• Себранек, Джон

Аннотация

В апреле 1820 года Ганс Христиан Эрстед заметил, что стрелка ближайшего компаса ненадолго отклонялась от магнитного севера каждый раз, когда включался или выключался электрический ток батареи, которую он использовал для несвязанного эксперимента. После дальнейших исследований он показал, что электрический ток, протекающий по проводу, создает магнитное поле. В 1831 году Майкл Фарадей и Джозеф Генри по отдельности расширили открытие Эрстеда, показав, что изменяющееся магнитное поле создает электрический ток. Генрих Ленц в 1833 году обнаружил, что индуцированный ток имеет направление, противоположное электромагнитной силе, вызвавшей его. В этой статье описывается эксперимент, который может помочь учащимся лучше понять закон Фарадея и закон Ленца путем изучения ЭДС, возникающей при падении магнита через набор катушек с увеличивающимся числом витков.

Публикация:

Учитель физики

Дата публикации:

сентябрь 2013 г.

DOI:

10.1119/1.4818369

Биб-код:

2013PhTea. .51..344W

Ключевые слова:

• электрический потенциал;
электромагнитная индукция
• ;
• электромагниты;
• неодим;
• физическое образование;
• студенческих эксперимента;
• 01.50.Мой;
• 41.20.Гз;
• Демонстрационные эксперименты и аппаратура;
• Магнитостатика;
• магнитное экранирование краевые задачи магнитной индукции

Измерение напряженности магнитного поля неодимовых магнитов с помощью гауссметра

Вернуться к новостям

Опубликовано 27 июля 2017 г.

Неодимовые магниты самый сильный доступный магнитный материал с остаточной намагниченностью (Br) между 10,5 и 14,8 кГс. Самарий-кобальтовые магниты имеют значения Br от 8,5 до 11,0 кГс, а 2,3-3,85 кГс для керамических магнитов. Земной магнетизм (в зависимости от местоположения) около половины гаусса. Так как же проверить эти значения?

Для точного измерения силы и направления магнитного поля наиболее точным инструментом является портативное устройство, называемое гауссметром, или известным как магнитометр или электромагнитное поле детектор или тестер. Их можно приобрести во многих промышленных торговых точках по цене от 400$ до более чем 1000$ в зависимости от сложности их функциональности.

Перед первоначальным измерением сначала выберите максимальное напряжение 10 В постоянного тока вдали от любых материал магнита. Вы хотели бы установить базовое напряжение без помех со стороны окружающих. магнитные поля. Вдали от любого магнитного поля показание напряжения должно быть равно 0. Коснитесь значка датчик Холла счетчика (через который проходит электрический ток) к одному из двух магнитов полюсов и запишите показания, показанные на счетчике. Если напряжение повышается, это южный полюс прикосновение к датчику Холла; наоборот, если значение падает, это северный полюс. Значение Гаусса просто разность напряжений разделить на настройку чувствительности. Убедитесь, что единицы конвертированы и сопоставлены, чтобы правильно рассчитать остаточную намагниченность. Значение представляет собой напряженность магнитного поля в полюсная поверхность магнита. Вы можете повторить ту же процедуру, чтобы найти напряженность поля при соответствующее расстояние от материала магнита. Большая напряженность магнитного поля также может быть выражается в Теслах, что эквивалентно 10 000 Гаусс.

Этот инструмент и метод особенно полезны и точны, когда требуется авиаперевозка международные заказы на сильные редкоземельные неодимовые магниты для обеспечения отсутствия сильных магнитных поле, создающее помехи системе GPS самолета.