Блокиране на магнитните полета

За начало трябва да уточним нещо важно: магнитните полета преминават през пластмаса, дърво, алуминий или дори олово, сякаш ги няма. Магнитните полета не могат да бъдат блокирани, а само пренасочвани (екранирани). Единствените материали, които могат да пренасочват магнитни полета, са феромагнитните материали като желязо (Fe), никел (Ni), кобалт (Co) и стомана (сплав на Fe).

Всички магнитни полета „търсят“ най-късия път от север към юг. Феромагнитните материали позволяват на магнитния поток да се движи много по-лесно, отколкото през въздуха. Така една стоманена плоча служи като пряк път, по който полето преминава от северния към южния полюс значително по-лесно, отколкото през въздуха. За да отслабите магнитното поле в дадена зона, можете да използвате стомана, която да осигури на магнита „кратък път“ и да пренасочи полето по алтернативен маршрут.

Магнитното поле в открито пространство

Екраниране на магнитни полета

Както се вижда от графичната схема по-горе, стоманената плоча пренасочва силовите линии на магнитния поток. Отвъд плочата полето е силно намалено, тъй като голяма част от него вече протича през стоманата. Степента, до която полето може да бъде пренасочено, се определя от магнитната проницаемост на използвания материал. Най-ефективни са сплавите на базата на пермалой (около 80% никел, 20% желязо).

Можете ли да поставите щит между два магнита така, че техните полета да не взаимодействат? Отговорът е категорично не. Не съществува магнитен изолатор, еквивалентен на електрическия – магнитното поле преминава през всичко. Единственото, което можете да направите, за да не взаимодействат двата магнита, е да ги отдалечите един от друг.

Кой е най-добрият материал?

За много приложения с големи и мощни неодимови магнити високата точка на насищане на стоманата (около 22 000 гауса) я прави най-добрия избор. Пример: при въздушен транспорт авиопревозвачите изискват извън опаковката да няма осезаемо магнитно поле. За да се постигне това, магнитът се поставя в центъра, а всички 6 стени на кутията се облицоват отвътре със стоманени листове. Ако магнитът е много силен, се използват няколко слоя. Магнитното поле, което нормално би преминало през стените на кутията, сега се пренасочва през стоманата, избирайки най-късия път от север към юг.

За чувствителна електроника, където силата на магнитното поле е ниска, има специализирани материали с по-добра ефективност от стоманата. Най-известният е Mu-metal (Му-метал) – никел-желязна сплав (прибл. 77% никел, 16% желязо, 5% мед и 2% хром или молибден), но съществуват и много други материали на базата на пермалой с подобни магнитни свойства: Supermalloy, Supermumetal, Nilomag, Sanbold, Molybdenum Permalloy, Ultraperm, M-1040 и др.

Тези специализирани материали обикновено имат по-голяма магнитна проницаемост, но по-ниска точка на насищане – с други думи, „поглъщат“ по-добре магнитното поле, но се насищат по-бързо. За разлика от стоманата (около 22 000 гауса), Mu-metal се насища при около 8 000 гауса.

Примери за приложение на Mu-metal: електрически трансформатори, твърди дискове, катодно-лъчеви тръби (CRT) и др.

Какви форми може да има магнитен щит (екран)?

Най-ефективната форма за магнитен щит е сферичната, но тя е непрактична. Следва по ефективност цилиндричната форма. Извитите повърхности на цилиндъра улесняват „поглъщането“ на магнитното поле.

Когато цилиндърът не е практичен, се използват паралелепипеди, метални кутии. Тези кутии са толкова по-ефективни, колкото по-заоблени са ъглите им, тъй като магнитното поле, което протича през метала, трудно следва остри ръбове и може да „избяга“.

Най-малко ефективният магнитен щит е този, съставен от единичен метален лист, защото покрива само част от полето.

Магнитни щитове за пренасочване и екраниране на магнитни полета

Заключение: При полета с ниска плътност (напр. в електрониката) тези специализирани материали осигуряват по-добро екраниране. Когато плътността на магнитното поле е висока, Mu-metal се насища и вече не е ефективен. В такива случаи стоманата осигурява добро екраниране и значително по-висока точка на насищане.

Магнитен поток – сумарният поток от силови линии, които пресичат дадена повърхност

Магнитна проницаемост – мярка за способността на материала да „провежда“ магнитния поток. Колкото е по-голяма, толкова по-добре. (стомана: 1 000 – 3 000; Mu-metal: 300 000 – 400 000)

Точка на насищане – плътността на магнитния поток, над която материалът не може да поеме повече поток (стомана: ок. 22 000 гауса; Mu-metal: ок. 8 000 гауса)

За по-добро разбиране на проницаемостта и насищането си представете гъба. Някои гъби имат по-големи пори, други – по-плътна структура, но всички поемат вода до момента, в който се наситят.