Магнитна индукция и мерната единица гаус

Какво е Гаус?

Гаус е единица за измерване на магнитната индукция и изразява плътността на магнитния поток. По-просто казано, стойността в гаусове на даден магнит представлява броя на силовите линии на магнитното поле на cm², излъчени от магнита. Колкото по-голяма е стойността в гаусове, толкова по-силно е магнитното поле — ще има повече силови линии, излъчвани от магнита.

Някои търговци посочват стойност в гаусове до магнитите, а други — не. Важно е да знаете, че когато е упомената стойност Гаус, тя може да означава две различни величини. Разликите между тях са значителни, затова е важно да е ясно за коя стойност става дума. В нашия сайт, magniti-smart.bg, където са указани, тези величини са обозначени така:

1. Br – Остатъчна магнитна индукция: плътност на магнитния поток в затворен магнитен контур
2. B – Магнитна индукция: плътност на магнитния поток в отворен контур

По същество и двете величини показват броя силови линии на магнитното поле на cm², но при различни условия. Br е остатъчна магнитна индукция; за яснота по-нататък ще я наричаме Остатъчна магнитна индукция.

Br – Остатъчна магнитна индукция

Остатъчната магнитна индукция (Br) е свойство на всеки намагнитен магнит и показва количеството „запазен“ магнетизъм. Тя се определя след премахване на външното намагнитяващо поле, докато магнитът все още е в напълно затворен магнитен контур (повече за производствения процес в статията „изработване на магнити“). Под „затворен контур“ разбираме феромагнитен елемент, който плътно свързва северния и южния полюс на магнита. Така магнитът е „късо съединен“, потокът преминава от север към юг през феромагнитния елемент и при тези условия външно магнитно поле практически няма.

Магнитно поле в затворен контур

Следователно остатъчната магнитна индукция показва теоретичния максимум на плътността на магнитния поток в затворен контур. Тези хипотетични стойности не могат да бъдат постигнати на повърхността, още по-малко на разстояние от магнит, намиращ се в свободно пространство.

B – Магнитна индукция

Под магнитна индукция (B) разбираме плътността на магнитния поток на повърхността на магнит в отворен контур (магнит в свободно пространство). Тази величина зависи от позицията в пространството спрямо магнита, геометрията и материала на магнита. Максималната стойност винаги е на повърхността; с отдалечаване стойността в гаусове намалява рязко. Например дискът неодимов магнит диск 10 x 2 мм има по оста си на повърхността индукция 2446 гауса, докато на разстояние само 10 мм от повърхността индукцията е 188 гауса.

Магнитно поле в отворен контур

Важно: плътността на магнитния поток (B) зависи предимно от формата и геометрията, а не от абсолютния размер. Казано точно, стойността в гаусове се влияе от пропорциите, а не от обема. Например дисковете неодимов магнит диск 5 x 1 мм и неодимов магнит диск 10 x 2 мм имат почти еднакви стойности на индукцията (2440 ≈ 2446 гауса) въпреки различните размери, тъй като съотношението височина/диаметър е еднакво. Магнити с по-малко разстояние между полюсите обикновено имат по-ниска стойност в гаусове, докато магнити с по-голямо разстояние между полюсите имат по-висока индукция. Например дискът неодимов магнит диск 10 x 5 мм има магнитна индукция 4650 гауса.

Заключение: голям и силен магнит не означава непременно голяма стойност в гаусове. Изненадващо, голям „зъл“ блок като епоксиден неодимов магнит блок 111 x 90 x 20 мм може да има по-ниска плътност на магнитния поток от миниатюрен неодимов цилиндър/диск 1 x 1 мм.

Как се определя плътността на магнитния поток?

Магнитната индукция B може да се определи:

• Експериментално с гаусметър/тесламетър
• Теоретично с математически формули или чрез програми, които ги реализират.

Плътността на магнитния поток, наричана още магнитна индукция, е функция на формата на магнита, степента на намагнитване и позицията в пространството спрямо магнита. За по-прости и симетрични геометрии индукцията по централната ос може да се изчисли с известни, по-елементарни формули. Стойностите, показани на нашия сайт, са получени именно така и представят индукцията на повърхността на магнита, по централната ос. Например за дискове/цилиндри използваме формулата:

Диаграма на магнитната индукция за цилиндър

Формула за магнитната индукция на цилиндър

където,

• B – магнитна индукция
• r – радиус на диска
• t – височина на диска по посока на намагнитване
• x – разстояние от повърхността на магнита (приема стойност 0 за измерване на B на повърхността)

За сложни геометрични форми формулите стават значително по-сложни и за определяне на индукцията се използва специализиран софтуер.

Като знаем, че магнитната индукция зависи и от позицията в пространството, следва, че формулировката „магнит с магнитна индукция B“ няма особена стойност, ако не е посочено и разстоянието. Коректно е „магнит с магнитна индукция B на повърхността“ или „магнит с магнитна индукция B на разстояние x“.

Кога е важна стойността в гаусове?

Ако не използвате магнитите за магнитотерапия, прецизни приложения или по-сложни експерименти, стойността на магнитната индукция не е решаваща. В повечето случаи клиентите търсят неодимови магнити за закрепване на предмети, затова търговците обикновено акцентират върху силата на привличане, а не върху индукцията. Ако все пак за вас е важна „гаусовата“ производителност, приемайте публикуваните стойности като ориентировъчни. Не забравяйте, че те са определени за дискретна точка в пространството (обикновено на повърхността, по централната ос в зоната на полюсите) и често не са достатъчни, за да опишат сложността на триизмерното магнитно поле около магнита. Когато магнитът е интегриран в приложение, близки феромагнитни детайли или други магнити могат значително да променят величината и формата на полето.