Como medir a força dos ímãs

Contente

• Comportamento Magnético
• Medição da força magnética
• Força dos ímãs de neodímio
• Desmagnetização, BH ou Curva de Histerese
• Escolhendo ímãs por força
• Campo magnético e fluxo magnético
• Cálculo do fluxo magnético

Os ímãs têm muitos pontos fortes e você pode usar um medidor de gauss para determinar a força de um ímã. Você pode medir o campo magnético em teslas ou o fluxo magnético em webers ou Teslas • m² ("tesla metros quadrados"). o campo magnético é a tendência de uma força magnética ser induzida ao mover partículas carregadas na presença desses campos magnéticos.

Fluxo magnético é uma medida de quanto de um campo magnético passa através de uma determinada área de superfície para uma superfície como uma concha cilíndrica ou uma folha retangular. Como essas duas grandezas, campo e fluxo, estão intimamente relacionadas, ambas são usadas como candidatas para determinar a força de um ímã. Para determinar a força:

••• Syed Hussain Ather

O poder dos ímãs em diferentes contras e situações pode ser medido pela quantidade de força magnética ou campo magnético que emitem. Cientistas e engenheiros levam em consideração o campo magnético, a força magnética, o fluxo, o momento magnético e até a natureza magnética dos ímãs que eles usam na pesquisa experimental, na medicina e na indústria ao determinar a força dos ímãs.

Você pode pensar no medidor de gauss como um medidor de força magnética. Esse método de medição da força magnética pode ser usado para determinar a força magnética do frete aéreo que precisa ser rigorosa quanto ao transporte de ímãs de neodímio. Isso é verdade porque a força do ímã de neodímio tesla e o campo magnético que ele produz podem interferir no GPS da aeronave. A força magnética do neodímio tesla, como a de outros ímãs, deve diminuir pelo quadrado da distância dele.

Comportamento Magnético

O comportamento dos ímãs depende do material químico e atômico que os compõe. Essas composições permitem que cientistas e engenheiros estudem quão bem os materiais permitem que elétrons ou cargas fluam através deles para permitir a magnetização. Esses momentos magnéticos, a propriedade magnética de dar ao campo um momento ou força de rotação na presença de um campo magnético, dependem amplamente do material que produz os ímãs para determinar se são diamagnéticos, paramagnéticos ou ferromagnéticos.

Se os ímãs são feitos de materiais que têm pouco ou nenhum elétron não emparelhado, eles são diamagnético. Esses materiais são muito fracos e, na presença de um campo magnético, produzem magnetizações negativas. É difícil induzir momentos magnéticos neles.

Paramagnético os materiais possuem elétrons não emparelhados, de modo que, na presença de um campo magnético, os materiais exibem alinhamentos parciais que lhe dão uma magnetização positiva.

Finalmente, ferromagnético materiais como ferro, níquel ou magnetita têm atrações muito fortes, de modo que esses materiais formam ímãs permanentes. Os átomos estão alinhados de forma a trocar forças facilmente e deixar a corrente fluir com grande eficiência. Eles produzem ímãs poderosos com forças de troca que são cerca de 1000 Teslas, que são 100 milhões de vezes mais fortes que o campo magnético da Terra.

Medição da força magnética

Cientistas e engenheiros geralmente se referem ao força de tração ou a força do campo magnético ao determinar a força dos ímãs. Força de tração é a força que você precisa exercer ao afastar um ímã de um objeto de aço ou de outro ímã. Os fabricantes se referem a essa força usando libras, para se referir ao peso que essa força é, ou Newtons, como uma medida de força magnética.

Para ímãs que variam em tamanho ou magnetismo em seu próprio material, use a superfície do polo dos ímãs para fazer uma medição da força magnética. Faça medições da força magnética dos materiais que deseja medir mantendo-se longe de outros objetos magnéticos. Além disso, você só deve usar medidores gauss que medem campos magnéticos em frequências de corrente alternada (CA) igual ou inferior a 60 Hz para eletrodomésticos, não para ímãs.

Força dos ímãs de neodímio

o número da série ou Número N é usado para descrever a força de tração. Esse número é aproximadamente proporcional à força de tração dos ímãs de neodímio. Quanto maior o número, mais forte o ímã. Também informa a força do ímã de neodímio tesla. Um ímã N35 é 35 Mega Gauss ou 3500 Tesla.

Em contextos práticos, cientistas e engenheiros podem testar e determinar o grau de ímãs usando o produto de energia máxima do material magnético em unidades de MGOes ou megagauss-oesterds, que é o equivalente a cerca de 7957,75 J / m³ (joules por metro em cubos). Os MGOs de um ímã indicam o ponto máximo nos ímãs curva de desmagnetização, também conhecido como Curva BH ou curva de histerese, uma função que explica a força do ímã. Ele explica como é difícil desmagnetizar o ímã e como a forma do ímã afeta sua força e desempenho.

Uma medição do ímã MGOe depende do material magnético. Entre os ímãs de terras raras, os ímãs de neodímio geralmente têm de 35 a 52 MGO, os ímãs de samário-cobalto (SmCo) têm 26, os ímãs de alnico têm 5,4, os de cerâmica têm 3,4 e os de flexão são de 0,6 a 1,2 MGO. Embora os ímãs de terras raras de neodímio e SmCo sejam muito mais fortes do que os de cerâmica, os ímãs de cerâmica são fáceis de magnetizar, resistem à corrosão naturalmente e podem ser moldados em diferentes formas. Depois de moldados em sólidos, eles quebram facilmente porque são quebradiços.

Quando um objeto se magnetiza devido a um campo magnético externo, os átomos dentro dele são alinhados de uma certa maneira para permitir que os elétrons fluam livremente. Quando o campo externo é removido, o material fica magnetizado se o alinhamento ou parte do alinhamento de átomos permanecer. A desmagnetização geralmente envolve calor ou um campo magnético oposto.

Desmagnetização, BH ou Curva de Histerese

O nome "Curva BH" foi nomeado pelos símbolos originais para representar a força do campo e do campo magnético, respectivamente, B e H. O nome "histerese" é usado para descrever como o estado atual de magnetização de um ímã depende de como o campo foi alterado no passado, levando ao seu estado atual.

••• Syed Hussain Ather

No diagrama de uma curva de histerese acima, os pontos A e E se referem aos pontos de saturação nas direções para frente e para trás, respectivamente. B e E chamou o pontos de retenção ou remanências de saturação, a magnetização restante no campo zero após a aplicação de um campo magnético forte o suficiente para saturar o material magnético nas duas direções. Este é o campo magnético que resta quando a força motriz do campo magnético externo é desativada. Visto em alguns materiais magnéticos, a saturação é o estado atingido quando um aumento no campo magnético externo aplicado H não pode aumentar ainda mais a magnetização do material, de modo que a densidade total do fluxo magnético B mais ou menos diminui.

C e F representam a coercividade do ímã, quanto do campo reverso ou oposto é necessário para retornar a magnetização do material de volta a 0 após o campo magnético externo ter sido aplicado em qualquer direção.

A curva dos pontos D a A representa a curva de magnetização inicial. A a F é a curva descendente após a saturação, e a cura de F a D é a curva de retorno mais baixa. A curva de desmagnetização informa como o material magnético responde aos campos magnéticos externos e o ponto em que o ímã está saturado, ou seja, o ponto no qual o aumento do campo magnético externo não aumenta mais a magnetização do material.

Escolhendo ímãs por força

Ímãs diferentes atendem a diferentes propósitos. O número da classe N52 é a força mais alta possível com o menor pacote possível à temperatura ambiente. O N42 também é uma escolha comum que possui uma resistência econômica, mesmo em altas temperaturas. Em algumas temperaturas mais altas, os ímãs N42 podem ser mais poderosos que os N52 em algumas versões especializadas, como os ímãs N42SH projetados especificamente para temperaturas quentes.

Tenha cuidado ao aplicar ímãs em áreas com grandes quantidades de calor. O calor é um forte fator na desmagnetização de ímãs. Os ímãs de neodímio geralmente perdem muito pouca força ao longo do tempo.

Campo magnético e fluxo magnético

Para qualquer objeto magnético, cientistas e engenheiros denotam o campo magnético enquanto ele dirige da extremidade norte de um ímã para sua extremidade sul. Nesse sentido, "norte" e "sul" são características arbitrárias do magnético para garantir que as linhas do campo magnético continuem assim, não as direções cardinais "norte" e "sul" usadas na geografia e localização.

Cálculo do fluxo magnético

Você pode imaginar o fluxo magnético como uma rede que capta quantidades de água ou líquido que fluem através dele. Fluxo magnético, que mede quanto desse campo magnético B passa por uma determinada área UMA pode ser calculado com Φ = BAcosθ no qual θ é o ângulo entre a linha perpendicular à superfície da área e o vetor do campo magnético. Esse ângulo permite que o fluxo magnético explique como a forma da área pode ser inclinada em relação ao campo para capturar diferentes quantidades do campo. Isso permite aplicar a equação a diferentes superfícies geométricas, como cilindros e esferas.

••• Syed Hussain Ather

Para uma corrente em um fio reto Eu, o campo magnético em vários raios r longe do fio elétrico pode ser calculado usando Lei Ampères B = μ₀I / 2πr no qual μ₀ ("mu naught") é 1,25 x 10^-6 H / m (henries por metro, em que henries medem indutância) a permeabilidade ao vácuo constante para magnetismo. Você pode usar a regra da direita para determinar a direção que essas linhas de campo magnético seguem. De acordo com a regra da mão direita, se você apontar o polegar direito na direção da corrente elétrica, as linhas do campo magnético se formarão em círculos concêntricos com a direção dada pela direção na qual seus dedos se enrolam.

Se você deseja determinar quanta tensão resulta de alterações no campo magnético e no fluxo magnético de fios ou bobinas elétricas, também pode usar Faradays Law, V = -N Δ (BA) / Δt no qual N é o número de voltas na bobina de arame, Δ (BA) ("delta B A") refere-se à mudança no produto do campo magnético e de uma área e Δt é a mudança no tempo em que o movimento ou movimento ocorre. Isso permite determinar como as mudanças na tensão resultam de alterações no ambiente magnético de um fio ou outro objeto magnético na presença de um campo magnético.

Essa tensão é uma força eletromotriz que pode ser usada para alimentar circuitos e baterias. Você também pode definir a força eletromotriz induzida como o negativo da taxa de variação do fluxo magnético multiplicado pelo número de voltas na bobina.