แม่เหล็กที่มีประสิทธิภาพและปริมาตรเท่ากันมีแรงดูดเท่ากันหรือไม่?
แม่เหล็กที่มีประสิทธิภาพและปริมาตรเท่ากันมีแรงดูดเท่ากันหรือไม่? มีการกล่าวบนอินเทอร์เน็ตว่าแรงดูดของแม่เหล็ก NdFeB มีค่าเป็น 640 เท่าของน้ำหนักของมันเอง สิ่งนี้น่าเชื่อถือหรือไม่?
ในความเป็นจริงคำถามนี้สามารถแยกออกได้นั่นคือปัจจัยใดที่เกี่ยวข้องกับแรงดึงดูดของแม่เหล็ก ก่อนอื่น ต้องชัดเจนว่าแม่เหล็กมีแรงดูดซับสำหรับวัสดุที่เป็นเฟอร์โรแมกเนติกเท่านั้น วัสดุที่เป็นแม่เหล็กไฟฟ้ามีสามชนิดเท่านั้นที่อุณหภูมิห้อง ได้แก่ เหล็ก โคบอลต์ นิกเกิล และโลหะผสม และวัสดุเหล่านี้ไม่มีแรงดูดซับสำหรับวัสดุที่ไม่ใช่เหล็ก
สูตรคำนวณการดูดบางสูตรสามารถพบได้บนอินเทอร์เน็ต:
F=k*B²*S/2
F=0.577*S*B²
สูตรเหล่านี้ถูกต้องหรือไม่? คำตอบนั้นไม่ถูกต้อง แต่แนวโน้มก็ไม่มีปัญหา ขนาดของการดูดของแม่เหล็กสัมพันธ์กับความแรงของสนามแม่เหล็กและพื้นที่การดูดซับยิ่งความแรงของสนามแม่เหล็กมาก พื้นที่การดูดซับก็จะยิ่งใหญ่ขึ้นและการดูดก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
คำถามต่อมาคือ แม่เหล็กที่มีปริมาตรเท่ากัน ทั้งแบน ทรงกระบอก และยาว มีแรงดูดเท่ากันหรือไม่? ถ้าไม่ อะไรดูดได้มากที่สุด?
อย่างแรกเลยแน่นอนว่าพลังดูดไม่เท่ากัน การดูดแบบใดที่ใหญ่ที่สุดเราต้องเกี่ยวข้องกับคำจำกัดความของผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กสูงสุด เมื่อจุดทำงานของแม่เหล็กอยู่ใกล้กับผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กสูงสุด แม่เหล็กจะมีพลังงานในการทำงานสูงสุด แรงดูดซับของแม่เหล็กก็แสดงให้เห็นถึงการทำงานเช่นกัน ดังนั้นแรงดูดที่สอดคล้องกันจึงมีมากที่สุดเช่นกัน ควรสังเกตว่าวัตถุที่ถูกดึงดูดจะต้องมีขนาดใหญ่พอที่จะครอบคลุมขนาดของขั้วแม่เหล็กได้อย่างสมบูรณ์ เพื่อให้สามารถละเว้นวัสดุ ขนาด รูปร่าง และปัจจัยอื่น ๆ ของวัตถุที่ถูกดึงดูดได้
วิธีตัดสินว่าจุดทำงานของแม่เหล็กอยู่ที่จุดสะสมพลังงานแม่เหล็กสูงสุดหรือไม่ เมื่อแม่เหล็กอยู่ในสถานะดูดซับโดยตรงกับวัสดุดูดซับ แรงดูดซับจะขึ้นอยู่กับขนาดของสนามแม่เหล็กของช่องว่างอากาศและพื้นที่ดูดซับ ยกตัวอย่างแม่เหล็กทรงกระบอก เมื่อ H/Dµs0.6 มีศูนย์กลาง Pcµ1 ซึ่งอยู่ที่ผลคูณพลังงานแม่เหล็กสูงสุด กำลังดูดสูงสุดอยู่ใกล้กับจุดปฏิบัติการ ซึ่งสอดคล้องกับกฎหมายที่ว่าแม่เหล็กมักได้รับการออกแบบให้มีลักษณะแบนเหมือนตัวดูดซับ ยกตัวอย่างแม่เหล็ก N35 D10*6 ผ่านการจำลอง FEA สามารถคำนวณได้ว่าแรงดูดของแผ่นเหล็กอยู่ที่ประมาณ 27N ซึ่งเกือบจะถึงค่าสูงสุดของแม่เหล็กที่มีปริมาตรเท่ากันซึ่งมากกว่า 780 เท่าของมันเอง น้ำหนัก.
แม่เหล็กสี่เหลี่ยมมีลักษณะคล้ายกับแม่เหล็กทรงกลม เมื่อมันถูกดูดซับโดยตรงด้วยวัสดุดูดซับ ศูนย์กลาง Pcµ1 นั่นคือมันอยู่ใกล้กับจุดทำงานของผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กสูงสุด และแรงดูดจะถึงค่าสูงสุดของแม่เหล็กที่มีปริมาตรเท่ากัน เช่น เป็น 10*10*6.5 หรือ 15* 10*8
แน่นอนว่าข้างต้นเป็นเพียงสถานะการดูดซับของขั้วแม่เหล็กเดี่ยวเท่านั้น ถ้าเป็นแบบแม่เหล็กหลายขั้ว แรงดูดจะแตกต่างอย่างสิ้นเชิง
เหตุใดแรงดูดจึงเปลี่ยนแปลงไปมากหลังจากที่แม่เหล็กที่มีปริมาตรเท่ากันถูกทำให้กลายเป็นแม่เหล็กแบบหลายขั้ว? เหตุผลก็คือพื้นที่การดูดซับ S ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง และค่าของความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็ก B ที่ผ่านวัตถุที่ถูกดึงดูดจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก สามารถเห็นได้จากแผนภาพเส้นแรงแม่เหล็กต่อไปนี้ สำหรับแม่เหล็กที่มีแม่เหล็กหลายขั้ว ความหนาแน่นของเส้นสนามแม่เหล็กที่ผ่านแผ่นเหล็กจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ยังคงใช้แม่เหล็ก N35 D10*6 เป็นตัวอย่าง ซึ่งทำจากแม่เหล็กสองขั้ว และแรงดูดของแผ่นเหล็กดูดซับจำลอง FEA มีค่าประมาณ 1100 เท่าของน้ำหนักของมันเอง
หลังจากที่แม่เหล็กถูกทำให้กลายเป็นแม่เหล็กแบบหลายขั้ว แต่ละขั้วจะเทียบเท่ากับแม่เหล็กที่เรียวกว่า และค่า Pc ของมันก็เปลี่ยนไป ดังนั้นจึงไม่สามารถคำนวณตามค่า Pc ของขนาดโดยรวมได้อีกต่อไป ดังนั้นขนาดที่เหมาะสมที่สุดก็คือ ไม่ใช่ H/Dµ 0.6 อีกต่อไป แต่เป็นแม่เหล็กที่เรียบกว่า ขนาดเฉพาะจะสัมพันธ์กับวิธีการสร้างสนามแม่เหล็กแบบหลายขั้วและจำนวนขั้ว