نحوه اندازه گیری قدرت آهنربا
اندازه‌گیری قدرت آهنربا بر اساس شدت و ویژگی‌های میدان مغناطیسی تولید شده توسط یک آهنربا اندازه گیری میشود. قدرت یک آهنربا به شدت میدان مغناطیسی، شدت جریان الکتریکی (در صورت استفاده از آهنرباهای الکتریکی) و ویژگی‌های مواد مغناطیسی بستگی دارد.
یکی از روش‌های متداول برای اندازه‌گیری قدرت آهن ربا استفاده از واحدهایی مانند گاوس (Gauss) و تسلا (Tesla) است. برای اندازه‌گیری قدرت آهن ربا از ابزارهایی مانند مغناطیس‌سنج استفاده میشود که میدان مغناطیسی را در نقاط مختلف آهنربا اندازه‌گیری میکنند. ابعاد، شکل و ترکیب مواد استفاده شده در ساخت آهنربا تأثیر زیادی بر قدرت نهایی آن دارد. برای آشنایی با قدرت آهنربا و نحوه اندازه گیری قدرت آهنربا تا انتهای مقاله همراه پارس مگنت باشید.
در ادامه می‌خوانید
ابزار برای اندازه گیری قدرت آهنربا
آهنرباسنج پرتابل یک دستگاه برای اندازه‌گیری قدرت آهنربا است و و برای شناسایی قطب‌های مغناطیسی P و N و اندازه‌گیری شدت میدان مغناطیسی در میدان‌های AC و DC استفاده میشود. این دستگاه‌ها طبق مشخصات و کاربرد در محیط‌های مختلف استفاده میشوند. آهنرباسنج‌های پرتابل در مکانیک، الکترونیک، آزمایشگاه‌ها و متالورژی کاربرد دارند.
هنگام انتخاب آهنربا سنج یا گوس‌متر به واحدها و محدوده اندازه‌گیری، قابلیت اندازه‌گیری در میدان‌های AC وDC، وجود کارت حافظه و ظرفیت آن و امکان اتصال به کامپیوتر توجه کنید. تعداد دور سیم‌پیچ، ولتاژ اعمال‌شده به سیم‌پیچ و جنس هسته مغناطیسی درون سیم‌پیچ تأثیر زیادی بر قدرت و دقت اندازه‌گیری آهنربا سنج دارد.
آهن ربا و قدرت آن
در گذشته آهنربا ماده‌ای ماوراءالطبیعه بود و هیچ‌کس نمی‌دانست چگونه و چرا مواد مغناطیسی را جذب میکند. اما با گذشت زمان و پیشرفت در درک میدان‌های مغناطیسی دانشمندان ارتباط بین آهنربا و پدیده‌های مختلف را کشف کردند. یکی از مهم‌ترین کشفیات در این زمینه توسط فیزیکدان و شیمیدان دانمارکی، هانس کریستین اورستد انجام شد.
او در آزمایشی متوجه شد سوزن قطب‌نما در حضور میدان الکتریکی حرکت میکند و نتیجه گرفت که الکتریسیته و مغناطیس با هم ارتباط دارند. امروز بسیاری از دستگاه‌های الکتریکی مانند تلویزیون، تلفن همراه و مخلوط‌کن‌ها از اصول الکترومغناطیسی استفاده میکنند.
انواع آهنرباها از نظر قدرت
آهنرباها از نظر قدرت مغناطیسی انواع مختلفی دارند و بسته به مواد اولیه و ترکیب‌های شیمیایی آن‌ها قدرت‌های متفاوتی تولید میکنند. در گذشته، تمام آهنرباها از عناصر یا آلیاژهای فلزی ساخته می‌شدند و این مواد آهنرباهایی با قدرت‌های مغناطیسی مختلف ایجاد میکنند.
در جدول زیر انواع آهنرباها از نظر مواد سازنده و قدرت مغناطیسی لیست شده است:
| نوع آهنربا | مواد سازنده | ویژگی‌ها و کاربردها |
| آهنربای سرامیکی | اکسید آهن در کامپوزیت سرامیکی | قدرت مغناطیسی کمتر استفاده در یخچال‌ها و آزمایش‌های علوم دبستان ارزان و برای کاربردهای ساده و غیرحساس به کار می‌روند. |
| آهنربای آلنیکو | آلومینیوم، نیکل و کبالت | قدرت مغناطیسی بیشتر از سرامیکی استفاده در موتورهای الکتریکی و دستگاه‌های صوتی از آهنرباهای نئودیمیم ضعیف‌تر است. |
| آهنربای نئودیمیم | آهن، بور و نئودیمیم | قدرت مغناطیسی بسیار بالا استفاده در موتورهای الکتریکی، بلندگوها و ابزارهای پزشکی قوی‌ترین نوع آهنربا در مقایسه با انواع دیگر |
| آهنربای کبالت ساماریوم | کبالت و ساماریوم | قدرت بالا استفاده در موتورهای الکتریکی و مغناطیس‌سنج‌ها نسبت به نئودیمیم ضعیف‌تر اما در برخی کاربردها مناسب‌تر است. |
| آهنربای پلاستیکی/پلیمرهای مغناطیسی | پلاستیک و مواد مغناطیسی | انعطاف‌پذیر و قابل قالب‌گیری استفاده در صنایع سبک و آموزشی قادر به بلند کردن مواد سبک مانند براده‌های آهن و کارکرد در دماهای پایین |
انواع آهن ربا از نظر شکل
آهنرباها نظر شکل و اندازه های مختلفی دارند و قدرت مغناطیسی آن‌ها با توجه به طراحی و نوع استفاده تغییر میکند. شکل آهنربا تأثیر زیادی بر نحوه چیدمان خطوط میدان مغناطیسی و قدرت جاذبه آن دارد.
| نوع آهنربا | ویژگی‌ها و کاربردها |
| آهنربای میله‌ای | ضعیف‌ترین نوع آهنربا
قطب‌ها مساحت کمی دارند |
| آهنربای نعل اسبی | شکل U قدرت جذب بیشتر نسبت به میله‌ای برای بلند کردن اشیای فلزی کوچک و بزرگ در صنایع مختلف مانند ساخت و ساز استفاده میشود. |
| آهنربای دیسکی | سطح پهن و مسطح دارای قطب‌های بزرگتر و قدرت جذب بالاتر کاربرد در دکوراسیون، لباس و بلند کردن قطعات صنعتی |
| آهنربای کروی | شکل کروی کاربرد به عنوان اسباب‌بازی، ابزار آموزشی و در ساخت دستبند و گردنبند نشان دادن ساختار مولکولی و عملکرد اتم‌ها |
| آهنربای استوانه‌ای | استفاده عمده در پزشکی برای درمان اسکولیوز و سایر اختلالات نخاعی قابلیت تنظیم طول در بدن بدون نیاز به جراحی‌های متعدد |
| آهنربای حلقوی | برای نمایش دافعه مغناطیسی در آزمایش‌ها کاربرد در دفیبریلاتورهای قلبی برای اصلاح عملکرد دستگاه و جلوگیری از شوک‌های اضافی |
واحد اندازه‌گیری قدرت آهنربا
قدرت آهنربا از دو جنبه شدت میدان مغناطیسی تولید شده و میزان نیروی کششی اندازه گیری میشود.
اندازه‌گیری نیروی کششی
نیروی کششی به بیشترین میزان نیرویی گفته شده و برای جدا کردن یک آهنربا از یک قطعه آهنی نیاز است. این مقدار نیروی کششی زمانی به حداکثر مقدار خود می‌رسد که تکه آهن صاف و ضخیم باشد. در شرایط آزمایش، جنس آهن، خواص سطحی آن و جهت اعمال نیرو بر میزان نیروی لازم تاثیر دارند و برای دستیابی به نتایج صحیح باید شرایط استاندارد رعایت شوند.
در آزمایش‌های مربوط به نیروی کششی، آهنربا به قطعه آهنی چسبانده میشود و دستگاه نیرویی برای جدا کردن آن‌ها وارد میکند. در این فرآیند میزان نیروی مورد نیاز به طور پیوسته اندازه‌گیری میشود.
اندازه‌گیری شدت میدان تولید شده توسط آهنربا
شدت میدان مغناطیسی به صورت نقطه‌ای با استفاده از دستگاهی به نام گاوس‌متر اندازه‌گیری میشود. گاوس‌متر شدت میدان مغناطیسی را در یک نقطه خاص اندازه‌گیری میکند. این ابزار در تعیین شدت میدان در نزدیکی سطح آهنربا یا در نقاط مختلف اطراف آن کاربرد دارد.
مثالهایی از قدرت آهنربا
شدت میدان مغناطیسی آهنربا به‌طور معمول با واحدهای گاوس یا تسلا بیان میشود. واحد تسلا برای اندازه‌گیری میدان‌های مغناطیسی قوی‌تر استفاده میشود و هر تسلا معادل 10000 گاوس است.
| منبع/نوع آهنربا | شدت میدان مغناطیسی |
| مغز انسان | 1 نانو تسلا تا 10 نانو تسلا (10^-9 تا 10^-10 تسلا) |
| میدان مغناطیسی زمین (سطح) | 0.25 تا 0.6 گاوس |
| میدان مغناطیسی زمین (هسته) | 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) |
| آهنربای نئودیمیم (گرید N42) | 13000 گاوس (1.3 تسلا) |
| دستگاه MRI پزشکی | 3000 تا 70000 گاوس (0.3 تا 7 تسلا) |
نحوه اندازه گیری قدرت آهنربا
روش‌های مختلفی برای اندازه‌گیری قدرت یک آهنربا هست و هرکدام قدرت آهنربا را ارزیابی میکنند.
حداکثر انرژی تولید شده (MAXIMUM ENERGY PRODUCT)
حداکثر انرژی یک آهنربا با استفاده از شاخص Mega Gauss Oersteds (MGOe) اندازه‌گیری میشود و اصلی‌ترین شاخص قدرت آهنربا است. هر چه مقدار حداکثر انرژی تولید شده بیشتر باشد، میدان مغناطیسی تولید شده توسط آهنربا افزایش می‌یابد.
ماندگاری (Remanence)
اندازه‌گیری ماندگاری با واحد گوس انجام میشود. ماندگاری به میزان مغناطیس باقی‌مانده در آهنربا پس از حذف نیروی مغناطیسی خارجی گفته میشود، یعنی همان مغناطیسی که در فرآیند تولید آهنربا در آن باقی می‌ماند.
مقاومت در برابر دشارژ (Coercivity)
مقاومت در برابر دشارژ انرژی لازم برای تخلیه مغناطیس از آهنربایی است که قبلا به طور کامل مغناطیسی شده است. این ویژگی مقاومت آهنربا را در برابر دشارژ اندازه‌گیری میکند و با واحد Oersteds (Oe) سنجیده میشود.
چگالی شار مدار
چگالی شار مغناطیسی با واحد گوس یا تسلا (10000 گاوس = 1 تسلا) اندازه‌گیری میشود و شاخص رایج برای اندازه‌گیری قدرت آهنربا است. این چگالی نشان‌دهنده تراکم خطوط میدان مغناطیسی است که از یک آهنربا عبور میکند. آهنربای با چگالی شار بالاتر قدرت مغناطیسی بیشتری دارد.
قدرت کشش
قدرت کشش بالاترین وزنی است که یک آهنربا بلند میکند و بر حسب گرم یا کیلوگرم اندازه‌گیری میشود. این ویژگی برای آهنرباهای نئودیمیوم استفاده میشود. تولیدکنندگان با قدرت کششی اثبات کردند که آهنربای مورد نظر قادر به بلند کردن چه مقدار وزن است.
منحنی شکاف-کشش (PULL-GAP CURVE)
این منحنی به کمک اندازه‌گیری قدرت کشش آهنربا در دو حالت ترسیم میشود: یکی زمانی که آهنربا به طور مستقیم با یک قطعه فولاد ضخیم تماس دارد و دیگری زمانی که فاصله بین آهنربا و صفحه فولادی به طور پیوسته و با سرعت ثابت افزایش می‌یابد.
انتخاب آهنربا
هنگام انتخاب یک آهنربا سه ویژگی کلیدی: حداکثر انرژی تولید شده، میزان گوس در سطح آهنربا و حداکثر قدرت کششی باید بررسی شود. این سه ویژگی به شما کمک کرده که قدرت آهنرباها را با یکدیگر مقایسه کنید.
قوی‌ترین آهنربا
در حال حاضر آهنرباهای نئودیمیوم قوی‌ترین نوع آهنربا در جهان هستند. این آهنرباها در گریدهای مختلف تولید میشوند و هر کدام با یک نام خاص مشخص میشوند. گریدهای موجود در بازار از N35 تا N55 متغیر است که نشان‌دهنده حداکثر انرژی تولید شده است. به‌طور مثال، آهنربای نئودیمیوم N55 50٪ قوی‌تر از آهنربای N35 با همان اندازه است.
سخن پایانی
برای اندازه‌گیری قدرت آهنربا از روش‌های مختلفی استفاده میشود. قدرت آهن ربا بر اساس شدت میدان مغناطیسی و نیروی کششی آن ارزیابی میشوند. شدت میدان مغناطیسی با استفاده از ابزارهایی مانند گاوس‌متر اندازه‌گیری میشود.
اولین دیدگاه را ثبت کنید