Как се изчислява силата на привличане при магнитите?

Ще започнем с изясняване на един много важен аспект, който често не се разбира от по-неопитните: силата, посочена за всеки магнит, е адхезионна сила (сила на привличане при контакт). С други думи, ако при даден магнит е отбелязана сила 20 кг, това по никакъв начин не означава, че гира от 20 кг ще полети през стаята към магнита. Нека видим как се измерва тази сила.

Силата на привличане (адхезия) може да се изчисли теоретично на база размери, форма, материал, намагнитване и емпирично – в лаборатория. В този материал ни интересува емпиричното (експериментално) определяне, т.е. силата, получена при реално тестване на магнита. По-долу накратко описваме стъпките:

1. Върху всеки магнит, който предстои да бъде тестван, се залепва с лепило парче дърво, алуминий или друг немагнитен материал, към което се фиксира кука. Разбира се, тази стъпка не е необходима за т.нар. пот магнити (магнити в стоманен кожух), които вече имат кука.
2. Магнитът се поставя върху стоманена плоча (желязо), по-голяма от магнита, гладка и с дебелина не по-малка от 1 см, често дори 2 см. Плочата е индустриално обработена, така че повърхността е изключително гладка.
3. Куката се свързва към кантар и подемен механизъм (лебедка). Лебедката дърпа магнита във вертикална посока с постепенно нарастваща сила, докато магнитът се отлепи от стоманената плоча.
4. Дигиталният кантар отчита силата, при която магнитът се е отлепил от плочата.
5. Връщаме се към стъпка 3 и повтаряме процедурата няколко пъти, за да получим средна стойност.

Как се измерва силата на привличане при магнити

Някои търговци залепват метал вместо дърво или алуминий, което при контакт със стоманената плоча увеличава драстично адхезионната сила. Така се обясняват и големите разлики в силата за един и същ тип магнит при различни продавачи.

За да разберете по-добре понятието „сила“ и да се чувствате по-уверени в света на неодимовите магнити, имайте предвид няколко важни неща:

1. Адхезионната сила се определя във вертикална посока, по метода, описан по-горе. Стойността, публикувана в сайта, не се прилага за ситуации, в които магнитите са закрепени на стена. Да вземем за пример магнитите за хладилник. В този случай магнитната сила дърпа магнита към хладилника, а гравитацията действа странично и го тегли надолу.

Силата на привличане НЕ е същата като силата на триене

Силата на триене се противопоставя на плъзгането и действа в посока, обратна на гравитацията. Следователно това, което не позволява на магнита да се плъзне по вратата на хладилника, е триенето между двата материала. Ако вратата на хладилника е много гладка и контактната повърхност между магнита и хладилника е смазана (масло, грес, себум и др.), магнитът ще се плъзга много по-лесно. Коефициентът на триене варира значително според материалите и по същество може да се определи само емпирично.

Силата на триене е право пропорционална на силата на привличане

2. Адхезионната сила, показана в сайта, е определена в лаборатория при идеални условия. Очакването да получите същите стойности при реална употреба е нереалистично. Адхезионната сила се влияе от следните фактори:
   1. Разстоянието между магнита и металния обект. Дори един милиметър понякога може да намали силата наполовина. Тънък слой боя също допринася за намаляване на силата.
   2. Материалът на металния обект. Теоретичната стойност се изчислява за чисто желязо и може да спадне с до 30% в зависимост от използваната сплав.
   3. Повърхността на металния обект. Ако контактната повърхност е неравна, очаквайте значително намаляване на силата.
   4. Посоката на силата. Адхезионната сила е валидна при прилагане на вертикално натоварване, тоест когато металният обект се дърпа от магнита във вертикална посока.
   5. Дебелината на металния обект. Ако металът е твърде тънък, той ще достигне магнитно насищане и част от магнитното поле няма да бъде използвана.
3. Идентични магнити по форма, размери и качество имат еднаква сила независимо от търговеца. Например неодимов блок магнит N42 с размери неодимов магнит блок 40 x 40 x 20 мм ще има около 60 кг сила, без значение кой го продава.
4. Тествайте преди да използвате магнитите! Никога не разчитайте изцяло на стойностите, публикувани в сайтовете. Оставете марж за грешка, особено ако приложението крие риск от нараняване. Правете собствени експерименти с различни магнити и конфигурации, за да намерите оптималното решение.