Магнитные поля в цифрах и фактах. Практическая информация о постоянных магнитных полях.
Магнитное поле меняет свою величину и направление от точки к точке в пространстве.
Величина магнитного поля в каждой заданной точке измеряется в теслах (Тл) , милитеслах (мТл), гауссах (Гс), эрстедах (Э) и амперах на метр (А\м). Причем 1 Тл = 1000 мТс = 10000 Гаусс = 10000 Эрстед = 795774 А/м ( ампера на метр).
Магнитное поле Земли порядка 0,5 гаусса. Вблизи железобетонной арматуры и водопроводных труб иногда встречается магнитное поле до 2 гаусс. Этого совершенно недостаточно для разрушения нашей пломбы.
Следует понимать, что индукция магнитного поля не зависит от масштаба. То есть большой и маленький магниты создадут одинаковую индукцию магнитного поля в геометрически подобных точках. Это обстоятельство дает возможность измерять расстояние от магнита в длинах самого магнита D ( что и делается ниже по тексту).
На расстоянии от магнита превышающем размеры самого магнита приблизительно можно считать, что индукция магнитного поля убывает обратно пропорционально кубу расстояния . Иными словами – очень быстро. Однако на близких расстояниях этот закон не точен.
Магнитное поле намагниченного в одном направлении магнита на большом растоянии от магнита зависит только от объема самого магнита. То есть магнит размерами AхBхC создаст такое же магнитное поле как и кубик DхDхD. Но это утверждение не справедливо например для подково-образных магнитов, у которых магнетизация в разных точках имеет различное направление.
Далее я рассказываю только о магнитах намагниченных строго в одном направлении, итак:
Магнит из неодимового сплава с размерами порядка AхBхC (= D в кубе) в непосредственной близи от своего полюса создает поле 5000 гаусс , а на расстоянии 3хD в направнении оси магнетизации создает поле порядка 300 гаусс.
Магнит из Самариевого сплава размером порядка DхDхD в непосредственной близи от своего полюса создает поле 2500 гаусс , а на расстоянии 2хD создает поле порядка 300 гаусс.
Магнит из прессованного феррита бария размером DхDхD в непосредственной близи от своей поверхности создает поле 1300 гаусс , а на расстоянии D создает поле порядка 500 гаусс.
Цилиндрическое кольцо из феррита бария ( как от старого громкоговорителя) диаметром D и высотой D с дырой D/3 создаст на оси расстоянии от торца D/2 поле 350 гаусс .
Намагниченность магнита можно качественно оценить , измерив силу , с которой он прилипает к железу. Однако эта сила сильно зависит от того, как именно намагничен магнит. Так , например, если поверхность магнита состоит из множества зон, намагниченных в разном направлении, то сила прилипания к железу будет гораздо больше, чем при равномерном намагничивании. Поэтому полоски магнитной резины для всевозможных липучек намагничивают не равномерно , а чередующимися полосами.
Для останавливания счетчика, наоборот, используют равномерно намагниченный магнит.
Это связано с тем, что равномерно намагниченый магнит дальше посылает свое магнитное поле по сравнению с неравномерно намагниченным магнитом.
История с единицами измерения магнитного поля весьма запутана. Особенно сильно она запутана в системе СИ , где введена некоторая совершенно искусственная магнитная постоянная
точно равная
Гн / м . Ну а дальше запутано еще сильней : введены два термина выражающих собой величину магнитного поля в точке: напряженность магнитного поля H и магнитная индукция B. Причем, напряженность магнитного поля измеряется в амперах на метр A/м , а магнитная индукция в Теслах . В вакууме, как впрочем и в воздухе оба эти термина выражают одно и то же , но в системе СИ они отличаются на коэффициэнт B =
х Н . В системе СГС такого искуственного коэфициэнта нет, но оба термина так же используются и измеряются в эрстедах и гауссах соответственно.
Короче говоря 1 тесла равна 795774 А/м (ампера на метр) или 10000 гаусс или 10000 эрстед или 1000 мТл ( милитесла) .
Ну, а 1 гаусс равен 1 эрстеду или 0,0001 тесла или 79 А/м
1 А/м ≈ 0,01256637 Эрстед = 0,00000125 Тесла
И еще несколько практически важных замечаний о магнитах:
Если магнит создает в направлении своей оси магнетизации на заданном расстоянии (значительно большем , чем размеры самого магнита ) от своего центра некоторое магнитное поле , то в боковом направлении на том же расстоянии от своего центра он же создаст в два раза меньшее магнитное поле. Этот факт, говорит от том, что если Вам надо создать с какой-то удаленной точке сильное магнитное поле , то лучше направлять магнит своим полюсом в сторону этой точки. Именно поэтому воришки воды прикладывают магнит сбоку счетчика полюсом в направлении счетчика. Для создания еще большего магнитного поля можно приложить еще один магнит с диаметрально противоположной стороны , так , чтобы был направлен к центру своим другим полюсом. Оба магнита при этом будут сильно притягиваться друг к другу, а не отталкиваться !
Если у Вас есть сильно плоский магнит размерами AxBxC причем A<B<C и магнетизация этого магнита направлена параллельно A , то на поверхности такого магнита магнитное поле будет значительно слабее, чем , например у кубообразного магнита A=B=C. Однако, это поле можно повысить раза в два , а то и больше, если сзади с обратной стороны магнита приложить большой кусок железа ( больший, чем сам магнит). Такое экономическое техническое решение используется повсюду, поскольку железо дешевле неодима.
А вот ставить железо между магнитом и точкой, где Вы хотите иметь максимальное магнитное поле, не целеообразно. Лучше просто сам магнит придвинуть поближе. Исключение из этого правила – это когда в силу сложной геометрии нужно заполнить какие-то возникающие зазоры, что вполне можно сделать с помощью железа… но делать это нужно грамотно, дабы не увести магнитное поле в сторону мимо желаемой точки.
Самые большие поля создаются подковообразными, U или Ш-образными системами, где магнитное поле как бы обходит почти по полному кругу внутри магнитного материала и возвращается с другой стороны.
Измерять магнитное поле постоянных магнитов можно с помощью магнетометра ( тесламетра). На рынке есть магнетометры основанные на разных физических принципах, дорогие и еще дороже. Самый же дешевый магнетометр представляет собой простое чисто механическое устройство, он измеряет магнитные поля от 50 до 5000 гаусс ( то есть в практически важном диапазоне ) и стоит, смешно сказать, 10 евро . Заказать можно у меня.
