هل المغناطيس الذي له نفس الأداء والحجم له نفس قوة الشفط؟
هل المغناطيس الذي له نفس الأداء والحجم له نفس قوة الشفط؟ يُقال على الإنترنت أن قوة الشفط لمغناطيس NdFeB تبلغ 640 ضعف وزنه. هل هذا ذو مصداقية؟
في الواقع، يمكن أن يتباعد هذا السؤال، أي ما هي العوامل المرتبطة بجاذبية المغناطيس. أولًا، يجب أن يكون واضحًا أن المغناطيس لديه قوة امتصاص فقط للمواد المغناطيسية الحديدية. هناك ثلاثة أنواع فقط من المواد المغناطيسية الحديدية في درجة حرارة الغرفة، وهي الحديد والكوبالت والنيكل وسبائكها، وليس لديهم قوة امتصاص للمواد غير المغناطيسية.
يمكن العثور على بعض الصيغ لحساب الشفط على الإنترنت:
F=k*B²*S/2
F=0.577*S*B²
هل هذه الصيغ دقيقة؟ الجواب غير دقيق، ولكن الاتجاه لا يمثل مشكلة. ويرتبط حجم شفط المغناطيس بقوة المجال المغناطيسي ومنطقة الامتزاز.كلما زادت قوة المجال المغناطيسي، زادت مساحة الامتصاص وزاد الشفط.
والسؤال التالي هو: هل المغناطيسات المسطحة والأسطوانية والممدودة ذات الحجم نفسه لها نفس قوة الشفط؟ إذا لم يكن الأمر كذلك، فما الذي لديه أكبر قدر من الشفط؟
بادئ ذي بدء، من المؤكد أن قوة الشفط ليست هي نفسها. أي نوع من الشفط هو الأكبر الذي نحتاجه لربطه بتعريف منتج الطاقة المغناطيسية القصوى. عندما تكون نقطة عمل المغناطيس قريبة من الحد الأقصى لمنتج الطاقة المغناطيسية، يكون للمغناطيس أقصى طاقة عمل. قوة امتصاص المغناطيس هي أيضًا مظهر من مظاهر العمل، وبالتالي فإن قوة الشفط المقابلة هي أيضًا الأكبر. وتجدر الإشارة هنا إلى أن الجسم المنجذب يجب أن يكون كبيرًا بما يكفي ليغطي حجم القطب المغناطيسي بالكامل، بحيث يمكن تجاهل المادة والحجم والشكل والعوامل الأخرى للجسم المنجذب.
كيفية الحكم على ما إذا كانت نقطة عمل المغناطيس عند نقطة تراكم الطاقة المغناطيسية القصوى. عندما يكون المغناطيس في حالة الامتزاز المباشر مع المادة الممتصة، فإن قوة الامتزاز الخاصة به تعتمد على حجم المجال المغناطيسي لفجوة الهواء ومنطقة الامتزاز. بأخذ المغناطيس الأسطواني كمثال، عندما يكون H/D≈0.6، مركزه Pc≈1، والذي يكون عند أقصى منتج للطاقة المغناطيسية، وتكون قوة الشفط القصوى قريبة من نقطة التشغيل. وهذا يتماشى أيضًا مع القانون الذي ينص على أن المغناطيسات مصممة عادةً لتكون مسطحة نسبيًا كمواد ماصة. بأخذ المغناطيس N35 D10*6 كمثال، من خلال محاكاة FEA، يمكن حساب أن قوة الشفط للوحة الحديدية تبلغ حوالي 27 نيوتن، وتصل تقريبًا إلى القيمة القصوى لمغناطيس بنفس الحجم، وهو 780 مرة ضعف حجمه. وزن.
المغناطيس المربع يشبه المغناطيس الدائري. عندما يتم امتصاصه مباشرة مع المادة الممتصة، يكون المركز Pc≈1، أي أنه قريب من نقطة عمل الحد الأقصى لمنتج الطاقة المغناطيسية، وسوف تصل قوة الشفط إلى الحد الأقصى لقيمة المغناطيس بنفس الحجم، مثل مثل 10*10*6.5 أو 15*10*8.
وبطبيعة الحال، ما ورد أعلاه هو فقط حالة الامتزاز للقطب الوحيد للمغناطيس. إذا كانت مغنطة متعددة الأقطاب، فإن قوة الشفط ستكون مختلفة تمامًا.
لماذا تتغير قوة الشفط كثيرًا بعد تحويل مغناطيس بنفس الحجم إلى مغنطة متعددة الأقطاب؟ والسبب هو أن منطقة الامتزاز S تظل دون تغيير، وتزداد قيمة كثافة التدفق المغناطيسي B التي تمر عبر الجسم المنجذب كثيرًا. يمكن ملاحظة ذلك من مخطط خط القوة المغناطيسية التالي، بالنسبة للمغناطيس الممغنط متعدد الأقطاب، تزداد كثافة خطوط المجال المغناطيسي التي تمر عبر صفائح الحديد بشكل ملحوظ. لا تزال تأخذ المغناطيس N35 D10 * 6 كمثال، فهو مصنوع من مغنطة ثنائية القطب، وقوة الشفط للوحة الحديد الامتزاز المحاكاة FEA تبلغ حوالي 1100 مرة من وزنها.
بعد أن يتم تحويل المغناطيس إلى مغنطة متعددة الأقطاب، فإن كل قطب يعادل مغناطيسًا أكثر رشاقة، وقد تغيرت قيمة Pc الخاصة به، لذلك لم يعد من الممكن حسابه وفقًا لقيمة Pc للحجم الإجمالي، لذا فإن حجمه الأمثل هو لم يعد H/D≈ 0.6، ولكنه مغناطيس مسطح، ويرتبط الحجم المحدد بطريقة المغنطة متعددة الأقطاب وعدد الأقطاب.