قدرت آهنربا
واحد اندازه‌گیری قدرت آهنربا
قدرت آهنربا معمولا به صورت شدت میدان مغناطیسی تولیدی توسط آهنربا و یا میزان نیروی کششی اندازه‌گیری می‌شود.
نیروی کششی به شکل ساده میزان وزنی است که آهنربا می‌تواند بلند کند. به طور مثال در شکل روبرو یک آهنربای بسیار کوچک نئودیمیوم یک گوی آهنی بزرگ را بلند کرده است.
مثالهایی از قدرت آهنربا
شدت میدان مغناطیسی آهنربا بر حسب واحدهای گاوس و یا تسلا بیان می‌شود. تسلا واحد بسیار بزرگی است و هر تسلا برابر با 10000 گاوس است. برخی مثال‌ها از شدت میدان مغناطیسی:
- شدت میدان مغناطیسی مغز انسان: یک میلیاردم (9-10) تا 10 میلیاردم گاوس
- شدت میدان مغناطیسی زمین در سطح کره زمین: 0.25 تا 0.6 گاوس
- شدت میدان مغناطیسی زمین در هسته زمین: 25 گاوس
- آهنربای یخچال: 50 تا 100 گاوس
- آهنربای آهنی: 100 گاوس
- آهنربای فریت (سرامیک): 3700 گاوس
- آهنربای ساماریوم کبالت (گرید 2:17): 11000 گاوس (1.1 تسلا)
- آهنربای آلنیکو (گرید 5): 12500 گاوس (1.25 تسلا)
- آهنریای نئودیموم (گرید N42): 13000 گاوس (1.3 تسلا)
- دستگاه MRI پزشکی: 3000 تا 70000 گاوس (0.3 تا 7 تسلا)
نیروی کششی آهنربا بر حسب واحد وزن (کیلوگرم) اندازه‌گیری می‌شود. برخی مثال‌ها از نیروی کششی آهنربا:
- آهنربای نئودیمیوم گرید N35 به شکل استوانه، قطر 2 و ضخامت 1 سانتی‌متر: تقریبا 10 کیلوگرم وزن. (وزن خود آهنربا: تقریبا 23 گرم)
- آهنربای نئودیمیوم گرید N52 به شکل استوانه، قطر 2 و ضخامت 1 سانتی‌متر: تقریبا 15 کیلوگرم وزن. (وزن خود آهنربا: تقریبا 23 گرم)
- آهنربای نئودیمیوم گرید N35 به شکل استوانه، قطر 5 و ضخامت 2 سانتی‌متر: تقریبا 60 کیلوگرم وزن. (وزن خود آهنربا: تقریبا 292 گرم)
- آهنربای نئودیمیوم گرید N52 به شکل استوانه، قطر 5 و ضخامت 2 سانتی‌متر: تقریبا 89 کیلوگرم وزن. (وزن خود آهنربا: تقریبا 292 گرم)
- آهنربای نئودیمیوم گرید N35 به شکل استوانه، قطر 10 و ضخامت 5 سانتی‌متر: تقریبا 310 کیلوگرم وزن. (وزن خود آهنربا: تقریبا 2925 گرم)
- آهنربای نئودیمیوم گرید N52 به شکل استوانه، قطر 10 و ضخامت 5 سانتی‌متر: تقریبا 461 کیلوگرم وزن. (وزن خود آهنربا: تقریبا 2925 گرم)
اندازه‌گیری نیروی کششی
نیروی کششی حداکثر میزان نیرویی است که برای جدا کردن آهنربا از یک قطعه آهنی، مورد نیاز است. تکه آهن باید صاف و ضخیم باشد تا نیروی مورد نیاز (بر حسب کیلوگرم) حداکثر مقدار باشد. در این آزمایش جنس آهن، خواص سطح و حتی جهت اعمال نیرو، بر میزان نیروی مورد نیاز تاثیرگذار هستند و شرایط استاندارد باید اعمال شود.
در شکل روبرو آهنربا به قطعه آهنی چسبانده شده و دستگاه شروع به اعمال نیرو برای جدا کردن آهنربا و آهن از هم می‌کند. میزان نیروی مورد نیاز به صورت پیوسته اندازه‌گیری شده و یک نمودار برای نیرو بر حسب فاصله نیز ترسیم می‌شود.
یک مثال از محاسبه نیروی کششی
با استفاده از محاسبه کننده سایت K&J Magnetics می‌توانیم نیروی کشش مورد نیاز برای انواع آهنربا و در حالت‌های مختلف را محاسبه کنیم.
به عنوان مثال فرض می‌کنیم که یک آهنربای استوانه‌ای داریم به قطر 5 سانتی‌متر و ضخامت یک سانتی‌متر. جنس این آهنربا نئودیمیوم و گرید آن N35 فرض شده (N35 ضعیف‌ترین و معمول‌ترین نوع آهنربای نئودیمیوم است). پس از انجام این تنظیمات و کلیک بر روی دکمه Calculate، نتایج زیر بدست می‌آید:
- نیروی مورد نیاز برای جداکردن آهنربا از یک ورق آهنی ضخیم و صاف (همچنین دو آهنربای مشابه از هم) در حدود 30 کیلوگرم است.
- نیروی مورد نیاز برای جدا کردن آهنربا که بین دو صفحه فولادی بزرگ قرار گرفته است در حدود 76 کیلوگرم است.
اندازه‌گیری شدت میدان تولید شده توسط آهنربا
شدت میدان مغناطیسی را به صورت نقطه‌ای می‌توان با استفاده از گاوس متر اندازه‌گیری کرد.
همچنین در صورتی که از آهنربای استاندارد استفاده شود، می‌توان شدت میدان در نقاط مختلف را محاسبه کرد که در ادامه یک مثال آورده شده است.
یک مثال از محاسبه شدت میدان آهنربا
با استفاده از محاسبه کننده سایت K&J Magnetics می‌توانیم شدت میدان انواع آهنربا و در محل‌های مختلف را محاسبه کنیم. آهنربایی را که در مرحله قبل در نظر گرفتیم و نیروی کششی آنرا محاسبه کردیم برای محاسبه میدان مغناطیسی هم در نظر می‌گیریم. قطر: 5 سانتی‌متر، ضخامت: 1 سانتی‌متر، گرید N35.
می‌توانیم موقعیتی که شدت میدان را در آن نقطه می‌هواهیم مشخص کنیم و شدت را در آن نقطه مطابق با شکل زیر (سمت راست) بدست آوریم و یا می‌توانیم به صورت کلی میدان را محاسبه کنیم (شکل زیر، سمت چپ). همانطور که در این شکل‌ها دیده می‌شود، در لبه‌های آهنربا شدت میدان بسیار بیشتر از وسط آن است. در گوشه آهنربای استوانه‌ای با مشخصات گفته شده شدت میدان مغناطیسی به حدود 8000 گاوس (0.8 تسلا) رسیده است.
