Năng lượng từ có thể được tính toán không? Mối quan hệ giữa từ tính bề mặt và tính chất từ
Khái niệm và phép đo từ tính bề mặt
Từ trường bề mặt, còn được gọi là từ trường bề mặt, đề cập đến cường độ cảm ứng từ tại một điểm nhất định trên bề mặt của nam châm, được đo bằng Gauss Gs hoặc Tesla T (1T = 10000Gs). Từ trường là thông số dễ đo nhất trong cuộc sống hàng ngày. Khi kích thước của nam châm cố định, mọi người thường đánh giá và so sánh hiệu suất của nam châm bằng cách so sánh từ trường. Đối với một số nam châm có kích thước đặc biệt lớn hoặc nhỏ và hình dạng đặc biệt không phù hợp với các phép đo thông thường, việc đo từ trường của máy đo trở nên rất quan trọng. Về phép đo từ trường, hai điểm sau đây là điều cần thiết mà mọi người cần biết: ■ Đo từ trường là giá trị thu được khi máy đo Gauss tiếp xúc với một điểm nhất định trên bề mặt của nam châm. Nó là sự phản chiếu của chính nam châm trên dụng cụ đo và không đại diện cho hiệu suất chung của nam châm. Từ trường bề mặt của nam châm thay đổi ở các vị trí khác nhau. Đối với nam châm có hình dạng đều đặn và từ hóa không đa cực, từ trường bề mặt trung tâm thường được đo. Từ trường của đồng hồ dễ bị ảnh hưởng bởi môi trường bên ngoài. Sử dụng máy đo Gaussian từ các nhà sản xuất khác nhau trên cùng một nam châm có thể dẫn đến các phép đo từ trường trung tâm khác nhau; Từ tính bề mặt được đo của cùng một nam châm có thể thay đổi trong các môi trường khác nhau. Từ trường trung tâm của cực N và S của cùng một nam châm cũng khác nhau. Từ hai điểm trên, có thể thấy rằng phép đo từ trường không khách quan và không thể phản ánh đầy đủ hiệu suất của nam châm. Không nên sử dụng nó làm chỉ báo đánh giá cho các giao dịch sản phẩm.
Mối quan hệ giữa từ tính bề mặt và các thông số hiệu suất từ tính (như độ từ dư Br, độ kháng từ Hc và tích năng lượng từ cực đại (BH) max) là gì? Bạn có thể tìm thấy một công thức tính toán toán học không? Hai câu hỏi này thường được độc giả nêu ra. Câu trả lời cho câu hỏi đầu tiên là có, nhưng trước đây, một số người chỉ tiến hành thống kê thực nghiệm. Ví dụ, đối với một hình trụ sắt bo neodymium thiêu kết có tỷ lệ chiều dài trên đường kính là 1, độ từ dư Br gấp 2-3 lần trường bề mặt của nó. Tuy nhiên, tuyên bố này không thể thiết lập một mối quan hệ định lượng chặt chẽ. Mối quan hệ giữa từ tính bề mặt và độ từ dư. Độ từ dư đề cập đến cường độ cảm ứng từ được giữ lại trong vật liệu sắt từ khi nó bị từ hóa đến bão hòa bởi một từ trường bên ngoài và giảm dần về không. Tên đầy đủ của nó là cường độ cảm ứng từ dư (Br). Độ từ dư được xác định bởi các đặc điểm của chính nam châm và trong các điều kiện cụ thể, độ từ dư của cùng một nam châm vẫn không đổi và có một giá trị duy nhất. Độ từ dư ở một mức độ nào đó quyết định từ tính bề mặt của nam châm, nhưng không nhất thiết phải giống nhau đối với nam châm có cùng độ từ dư. Độ từ bề mặt cũng bị ảnh hưởng bởi hình dạng, kích thước và phương pháp từ hóa của nam châm. Hai nam châm có hình dạng, hiệu suất và kích thước giống hệt nhau, nam châm có độ từ dư cao hơn có độ từ dư bề mặt mạnh hơn. Hai nam châm có hình dạng, tính chất hoặc kích thước khác nhau không thể chỉ xác định độ lớn của từ dư dựa trên độ cao của từ trường
Từ tính bề mặt của nam châm luôn thấp hơn từ tính dư. Từ tính dư được thử nghiệm trong trạng thái mạch kín, trong khi từ tính bề mặt được thử nghiệm bằng máy đo Gaussian trong trạng thái mạch hở. Đồng thời, bản thân nam châm có trường khử từ, do đó từ tính bề mặt cực đại của một nam châm đơn lẻ nhỏ hơn nhiều so với từ tính dư của nó. Hiện tại, độ từ dư cực đại của nam châm sắt bo neodymium thiêu kết là khoảng 14000Gs, do đó chúng ta có thể khẳng định chắc chắn rằng từ tính bề mặt cực đại của một nam châm sắt bo neodymium đơn lẻ không thể vượt quá 14000Gs. (Lưu ý rằng đây là một nam châm "single". Trong một số thành phần từ tính và mảng nam châm, có thể sử dụng các thiết kế mạch từ đặc biệt để cải thiện từ tính bề mặt của nam châm.)
Do từ trường dị hướng cực cao của nam châm sắt bo neodymium thiêu kết, các vectơ từ hóa được sắp xếp theo hướng từ hóa dễ. Do đó, chúng ta có thể coi nó như một vật thể từ hóa đồng đều và sử dụng mô hình vỏ dòng điện để tính toán từ trường do nam châm tạo ra trong không gian. Hiện nay, nhiều mô hình tính toán từ tính trực tuyến dựa trên nguyên lý này để đưa ra các công thức tính toán, nhưng có hai giả định liên quan: một là nam châm là một vật thể từ hóa hoàn toàn đồng đều và hai là đường cong khử từ hoàn toàn thẳng. Tuy nhiên, tình hình thực tế không hoàn toàn đúng, vì vậy kết quả tính toán có thể khác với kết quả đo thực tế ở một mức độ nào đó. Ngoài từ dư, từ tính bề mặt của nam châm bị ảnh hưởng rất nhiều bởi hình dạng và kích thước của nó và công thức tính từ tính bề mặt khác nhau đối với các nam châm có hình dạng khác nhau.