هل يمكن حساب الطاقة المغناطيسية؟ العلاقة بين مغناطيسية السطح والخصائص المغناطيسية
مفهوم وقياس المغناطيسية السطحية
المجال المغناطيسي السطحي، المعروف أيضًا باسم المجال المغناطيسي السطحي، يشير إلى شدة الحث المغناطيسي عند نقطة معينة على سطح مغناطيس، وتُقاس بوحدة جاوس جي أو تسلا تي (1 تسلا = 10000 جي). يُعد المجال المغناطيسي أسهل معلمة قياسًا في الحياة اليومية. عند تثبيت حجم المغناطيس، غالبًا ما يُحكم على أدائه ويُقارن من خلال مقارنته. بالنسبة لبعض المغناطيسات ذات الأحجام الكبيرة أو الصغيرة جدًا والأشكال الخاصة التي لا تصلح للقياسات الروتينية، يصبح قياس المجال المغناطيسي للمقياس بالغ الأهمية. فيما يتعلق بقياس المجال المغناطيسي، من الضروري معرفة النقطتين التاليتين: ■ قياس المجال المغناطيسي هو القيمة التي يتم الحصول عليها عند ملامسة مقياس غاوسي لنقطة معينة على سطح مغناطيس. إنه انعكاس للمغناطيس نفسه على أداة القياس ولا يُمثل الأداء الكلي للمغناطيس. يختلف المجال المغناطيسي السطحي للمغناطيس باختلاف المواضع. بالنسبة للمغناطيسات ذات الأشكال المنتظمة والمغنطة غير متعددة الأقطاب، عادةً ما يُقاس المجال المغناطيسي السطحي المركزي. يتأثر المجال المغناطيسي للساعة بسهولة بالبيئة الخارجية. قد يؤدي استخدام عدادات غاوسية من جهات تصنيع مختلفة على نفس المغناطيس إلى اختلاف قياسات المجال المغناطيسي المركزي؛ كما قد تختلف مغناطيسية السطح المقاسة لنفس المغناطيس باختلاف البيئات. كما يختلف المجال المغناطيسي المركزي للقطب الشمالي والجنوبي لنفس المغناطيس. بناءً على النقطتين السابقتين، يتضح أن قياس المجال المغناطيسي غير موضوعي ولا يعكس أداء المغناطيس بشكل كامل. لذا، لا يُنصح باستخدامه كمؤشر تقييم لمعاملات المنتجات.
ما هي العلاقة بين المغناطيسية السطحية ومعايير الأداء المغناطيسي (مثل البقايا بر، والقوة القسرية إتش سي، وأقصى ناتج للطاقة المغناطيسية (بي اتش) الأعلى)؟ هل يمكنك إيجاد صيغة حسابية رياضية؟ كثيرًا ما يطرح القراء هذين السؤالين. الإجابة على السؤال الأول هي نعم، ولكن في الماضي، كان بعض الأشخاص يجرون إحصاءات تجريبية فقط. على سبيل المثال، بالنسبة لأسطوانة من البورون الحديدي النيوديميوم المتكلس بنسبة طول إلى قطر 1، فإن البورون المغناطيسي المتبقي هو 2-3 أضعاف مجال سطحها. ومع ذلك، لا يمكن لهذه العبارة أن تثبت علاقة كمية بدقة. العلاقة بين المغناطيسية السطحية والمغناطيسية المتبقية. تشير المغناطيسية المتبقية إلى شدة الحث المغناطيسي المحتفظ بها في مادة مغناطيسية حديدية عندما يتم مغنطتها حتى التشبع بواسطة مجال مغناطيسي خارجي وتقليلها تدريجيًا إلى الصفر. اسمها الكامل هو شدة الحث المغناطيسي المتبقية (بر). يُحدَّد المغناطيس المتبقي بخصائصه، وفي ظل ظروف محددة، يبقى ثابتًا وله قيمة واحدة. يُحدِّد المغناطيس المتبقي إلى حد ما مغناطيسية سطح المغناطيس، ولكنه ليس بالضرورة هو نفسه بالنسبة للمغناطيسات ذات المغناطيس المتبقي نفسه. تتأثر مغناطيسية السطح أيضًا بشكل المغناطيس وحجمه وطريقة مغنطته. إذا كان لمغناطيسين متطابقين في الشكل والأداء والحجم، فإن المغناطيسية المتبقية الأعلى تكون أقوى. لا يُمكن لمغناطيسين مختلفين في الشكل أو الخصائص أو الحجم تحديد مقدار المغناطيسية المتبقية ببساطة بناءً على ارتفاع المجال المغناطيسي.
تكون مغناطيسية سطح المغناطيس دائمًا أقل من مغناطيسيته المتبقية. تُختبر المغناطيسية المتبقية في حالة دائرة مغلقة، بينما تُختبر مغناطيسية السطح باستخدام مقياس غاوسي في حالة دائرة مفتوحة. في الوقت نفسه، يمتلك المغناطيس نفسه مجال إزالة مغناطيسية، لذا فإن أقصى مغناطيسية سطحية لمغناطيس واحد أصغر بكثير من مغناطيسيته المتبقية. حاليًا، يبلغ أقصى ما تبقى من مغناطيسات النيوديميوم والحديد والبورون المُلبَّد حوالي 14000 جاس، لذا يُمكن الجزم بأن أقصى مغناطيسية سطحية لمغناطيس نيوديميوم وحديد وبورون واحد لا يمكن أن تتجاوز 14000 جاس. (ملاحظة: هذا مغناطيس واحد. في بعض المكونات المغناطيسية ومصفوفات المغناطيس، يُمكن استخدام تصميمات دوائر مغناطيسية خاصة لتحسين مغناطيسية سطح المغناطيس).
نظرًا لمجال التباين المغناطيسي العالي للغاية لمغناطيسات النيوديميوم والحديد والبورون المُلبَّدة، فإن متجهات المغناطيسية مرتبة في اتجاه مغناطيسي سهل. لذلك، يمكننا اعتباره جسمًا ممغنطًا بشكل موحد، واستخدام نموذج الغلاف الحالي لحساب المجال المغناطيسي الناتج عن المغناطيس في الفضاء. في الوقت الحالي، تعتمد العديد من نماذج حساب المغناطيسية على الإنترنت على هذا المبدأ لاستنباط صيغ الحساب، ولكن هناك افتراضان: الأول هو أن المغناطيس هو جسم ممغنط بشكل موحد تمامًا، والثاني هو أن منحنى إزالة المغناطيسية مستقيم تمامًا. ومع ذلك، فإن الوضع الفعلي ليس صحيحًا تمامًا، لذلك قد تختلف نتائج الحساب عن نتائج القياس الفعلية إلى حد ما. بالإضافة إلى البقايا، تتأثر مغناطيسية سطح المغناطيس بشكل كبير بشكله وحجمه، وتختلف صيغة حساب مغناطيسية السطح باختلاف أشكال المغناطيس.