Что нейтрализует действие магнита
Экранирование магнитного поля постоянного магнита, экранирование переменных магнитных полей
Практически, в целях научных исследований, в медицине, в геологии, в некоторых технических областях связанных с космосом и атомной энергетикой, часто экранируют очень слабые магнитные поля, индукция которых редко превышает 1 нТл.
Речь идет как о постоянных магнитных полях, так и о переменных магнитных полях широкого частотного диапазона. Индукция магнитного поля Земли, например, в среднем не превышает 50 мкТл, такое поле вместе с высокочастотными шумами проще ослабить путем магнитного экранирования.
Что же касается экранирования магнитных полей рассеяния в силовой электронике и электротехнике (постоянные магниты, трансформаторы, цепи высокого тока), то здесь бывает достаточно просто локализовать значительную часть магнитного поля, а не пытаться убрать его полностью. Ферромагнитный экран — для экранирования постоянных и низкочастотных магнитных полей
Первый и наиболее простой способ экранирования магнитного поля — применение ферромагнитного экрана (кожуха) в форме цилиндра, листа или сферы. Материал такого кожуха должен обладать высокой магнитной проницаемостью и низкой коэрцитивной силой.
Когда подобный экран помещается во внешнее магнитное поле, то магнитная индукция в ферромагнетике самого экрана оказывается сильнее чем внутри экранируемой области, где индукция получится соответственно меньше.
Рассмотрим пример с экраном в форме полого цилиндра.
На рисунке видно, что линии индукции внешнего магнитного поля, проникая в стенку ферромагнитного экрана, сгущаются внутри нее, а непосредственно в полости цилиндра линии индукции окажутся поэтому более разряженными. То есть внутри цилиндра магнитное поле останется минимальным. Для качественной реализации требуемого эффекта, применяют ферромагнитные материалы с высокой магнитной проницаемостью, такие как пермаллой или мю-металл.
Кстати, простое утолщение стенки экрана — не лучший способ повысить его качество. Значительно эффективнее действуют многослойные ферромагнитные экраны с промежутками меду составляющими экран слоями, где коэффициент экранирования будет равен произведению коэффициентов экранирования для отдельных слоев — качество экранирования многослойного экрана будет лучше чем эффект от сплошного слоя толщиной равной сумме упомянутых слоев.
Медный экран — для экранирования переменных магнитных полей
Если требуется экранировать переменное магнитное поле, то применяют материалы с высокой электропроводностью, такие как медь.
В этом случае изменяющееся внешнее магнитное поле наведет в проводящем экране индукционные токи, которые охватят пространство защищаемого объема, причем направление магнитных полей этих индукционных токов в экране будет противоположно внешнему магнитному полю, защита от которого таким образом устраивается. Следовательно внешнее магнитное поле окажется частично скомпенсировано.
При этом чем выше частота токов — тем выше и коэффициент экранирования. Соответственно, для более низких частот, а тем более для постоянных магнитных полей, более всего подходят экраны ферромагнитные.
Применение сверхпроводящих экранов
Как известно, сверхпроводник способен полностью вытеснить из себя магнитное поле. Данное явление известно как эффект Мейснера. Согласно правилу Ленца, любое изменение магнитного поля в сверхпровднике порождает индукционные токи, которые своими магнитными полями компенсируют изменение магнитного поля в сверхпроводнике.
Если сравнить с обычным проводником, то в сверхпроводнике индукционные токи не затухают, и поэтому способны оказывать компенсирующее магнитное действие бесконечно (теоретически) долго.
Недостатками метода можно считать высокую его стоимость, наличие внутри экрана остаточного магнитного поля, которое было там до перехода материала в сверхпроводящее состояние, а также чувствительность сверхпроводника к температуре. При этом критическая магнитная индукция для сверхпроводников может достигать десятков тесла.
Активный компенсационный метод экранирования
Для уменьшения внешнего магнитного поля можно специально создать дополнительное магнитное поле, равное по величине, но противоположное по направлению внешнему магнитному полю, от которого необходимо экранировать определенную область.
Это достигается применением специальных компенсирующих катушек (катушек Гельмгольца) — пара одинаковых соосно расположенных катушек с током, которые разносятся на расстояние радиуса катушки. Между такими катушками получается достаточно однородное магнитное поле.
Чтобы добиться компенсации по всему объему заданной области пространства, нужно минимум шесть таких катушек (три пары), которые размещаются в соответствии с конкретной задачей.
Типичные применения такой компенсационной системы — защита от низкочастотных помех, порождаемых электрическими сетями (50 Гц), а также экранирование магнитного поля Земли.
Обычно системы данного типа работают совместно с датчиками магнитного поля. В отличие от магнитных экранов, уменьшающих магнитное поле вместе с шумами внутри всего объема ограниченного экраном, активная защита с применением компенсационных катушек позволяет устранить магнитные помехи лишь в локальной области, на которую она настроена.
Однако, независимо от конструкции системы защиты от магнитных помех, любая из них нуждается в антивибрационной защите, так как вибрация экрана и датчика способствует порождению самим вибрирующим экраном дополнительных магнитных помех.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Изолятор для магнита и экранирование магнитного поля
Как сделать так, чтобы два магнита, находящиеся рядом друг с другом, не чувствовали присутствие друг друга? Какой материал нужно разместить между ними, чтобы силовые линии магнитного поля от одного магнита не достигали бы второго магнита?
Этот вопрос не такой тривиальный, как может показаться на первый взгляд. Нам нужно по настоящему изолировать два магнита. То есть, чтобы эти два магнита можно было по разному поворачивать и по разному перемещать их относительно друг друга и тем не менее, чтобы каждый из этих магнитов вёл себя так, как будто бы другого магнита рядом нет. Поэтому всякие фокусы с размещением рядом третьего магнита или ферромагнетика, для создания какой-то особой конфигурации магнитных полей с компенсацией всех магнитных полей в какой-то одной отдельно взятой точке, принципиально не проходят.
Диамагнетик.
Иногда ошибочно думают, что таким изолятором магнитного поля может служить диамагнетик. Но это не верно. Диамагнетик действительно ослабляет магнитное поле. Но он ослабляет магнитное поле только в толще самого диамагнетика, внутри диамагнетика. Из-за этого многие ошибочно думают, что если один или оба магнита замуровать в куске диамагнетика, то, якобы, их притяжение или их отталкивание ослабеет.
Но это не является решением проблемы. Во-первых, силовые линии одного магнита всё равно будут достигать другого магнита, то есть магнитное поле только уменьшается в толще диамагнетика, но не исчезает совсем. Во-вторых, если магниты замурованы в толще диамагнетика, то мы не можем их двигать и поворачивать относительно друг друга.
А если сделать из диамагнетика просто плоский экран, то этот экран будет пропускать сквозь себя магнитное поле. Причем, за этим экраном магнитное поле будет точно такое же, как если бы этого диамагнитного экрана не было бы вообще.
Это говорит о том, что даже замурованные в диамагнетик магниты не испытают на себе ослабления магнитного поля друг друга. В самом деле, ведь там, где находится замурованный магнит, прямо в объеме этого магнита диамагнетик попросту отсутствует. А раз там, где находится замурованный магнит, отсутствует диамагнетик, то значит, оба замурованных магнита на самом деле взаимодействуют друг с другом точно также, как если бы они не были замурованы в диамагнетике. Диамагнетик вокруг этих магнитов также бесполезен, как и плоский диамагнитный экран между магнитами.
Идеальный диамагнетик
Нам нужен такой материал, который бы, вообще, не пропускал через себя силовые линии магнитного поля. Нужно чтобы силовые линии магнитного поля выталкивались из такого материала. Если силовые линии магнитного поля проходят через материал, то, за экраном из такого материала, они полностью восстанавливают всю свою силу. Это следует из закона сохранения магнитного потока.
В диамагнетике ослабление внешнего магнитного поля происходит за счет наведенного внутреннего магнитного поля. Это наведенное магнитное поле создают круговые токи электронов внутри атомов. При включении внешнего магнитного поля, электроны в атомах должны начать двигаться вокруг силовых линий внешнего магнитного поля. Это наведенное круговое движение электронов в атомах и создает дополнительное магнитное поле, которое всегда направлено против внешнего магнитного поля. Поэтому суммарное магнитное поле в толще диамагнетика становится меньше, чем снаружи.
Но полной компенсации внешнего поля за счет наведенного внутреннего поля не происходит. Не хватает силы кругового тока в атомах диамагнетика, чтобы создать точно такое же магнитное поле, как внешнее магнитное поле. Поэтому в толще диамагнетика остаются силовые линии внешнего магнитного поля. Внешнее магнитное поле, как бы, «пробивает» материал диамагнетика насквозь.
Единственный материал, который выталкивает из себя силовые линии магнитного поля, это сверхпроводник. В сверхпроводнике внешнее магнитное поле наводит такие круговые токи вокруг силовых линий внешнего поля, которые создают противоположно направленное магнитное поле в точности равное внешнему магнитному полю. В этом смысле сверхпроводник является идеальным диамагнетиком.
На поверхности сверхпроводника вектор напряженности магнитного поля всегда направлен вдоль этой поверхности по касательной к поверхности сверхпроводящего тела. На поверхности сверхпроводника вектор магнитного поля не имеет составляющую, направленную перпендикулярно поверхности сверхпроводника. Поэтому силовые линии магнитного поля всегда огибают сверхпроводящее тело любой формы.
Огибание сверхпроводника линиями магнитного поля
Но это совсем не означает, что если между двумя магнитами поставить сверхпроводящий экран, то он решит поставленную задачу. Дело в том, что силовые линии магнитного поля магнита пойдут к другому магниту в обход экрана из сверхпроводника. Поэтому от плоского сверхпроводящего экрана будет только ослабление влияния магнитов друг на друга.
Это ослабление взаимодействия двух магнитов будет зависеть от того, на сколько увеличилась длина силовой линии, которая соединяет два магнита друг с другом. Чем больше длины соединяющих силовых линий, тем меньше взаимодействие двух магнитов друг с другом.
Это точно такой же эффект, как если увеличивать расстояние между магнитами без всякого сверхпроводящего экрана. Если увеличивать расстояние между магнитами, то длины силовых линий магнитного поля тоже увеличиваются.
Значит, для увеличения длин силовых линий, которые соединяют два магнита в обход сверхпроводящего экрана, нужно увеличивать размеры этого плоского экрана и по длине и по ширине. Это приведет к увеличению длин обходящих силовых линий. И чем больше размеры плоского экрана по сравнению с рассстоянием между магнитами, тем взаимодействие между магнитами становится меньше.
Взаимодействие между магнитами полностью исчезает только тогда, когда оба размера плоского сверхпроводящего экрана становятся бесконечными. Это аналог той ситуации, когда магниты развели на бесконечно большое расстояние, и поэтому длина соединяющих их силовых линий магнитного поля стала бесконечной.
Теоретически, это, конечно, полностью решает поставленную задачу. Но на практике мы не можем сделать сверхпроводящий плоский экран бесконечных размеров. Хотелось бы иметь такое решение, которое можно осуществить на практике в лаборатории или на производстве. (Про бытовые условия речи уже не идет, так как в быту невозможно сделать сверхпроводник.)
Разделение пространства сверхпроводником
По другому, плоский экран бесконечно больших размеров можно интерпретировать как разделитель всего трехмерного пространства на две части, которые не соединены друг с другом. Но пространство на две части может разделить не только плоский экран бесконечных размеров. Любая замкнутая поверхность делит пространство тоже на две части, на объем внутри замкнутой поверхности и объем вне замкнутой поверхности. Например, любая сфера делит пространство на две части: шар внутри сферы и всё, что снаружи.
Поэтому сверхпроводящая сфера является идеальным изолятором магнитного поля. Если поместить магнит в такую сверхпроводящую сферу, то никогда никакими приборами не удается обнаружить, есть ли внутри этой сферы магнит или его там нет.
И, наоборот, если Вас поместить внутрь такой сферы, то на Вас не будут действовать внешние магнитные поля. Например, магнитное поле Земли невозможно будет обнаружить внутри такой сверхпроводящей сферы никакими приборами. Внутри такой сверхпроводящей сферы можно будет обнаружить только магнитное поле от тех магнитов, которые будут находиться тоже внутри этой сферы.
Таким образом, чтобы два магнита не взаимодействовали друг с другом надо один из этих магнитов поместить во внутрь сверхпроводящей сферы, а второй оставить снаружи. Тогда магнитное поле первого магнита будет полностью сконцентрировано внутри сферы и не выйдет за пределы этой сферы. Поэтому второй магнит не почувствует привутствие первого. Точно также магнитное поле второго магнита не сможет залезть во внутрь сверхпроводящей сферы. И поэтому первый магнит не почувствует близкое присутствие второго магнита.
Наконец, оба магнита мы можем как угодно поворачивать и перемещать друг относительно друга. Правда первый магнит ограничен в своих перемещениях радиусом сверхпроводящей сферы. Но это только так кажется. На самом деле взаимодействие двух магнитов зависит только лишь от их относительного расположения и их поворотов вокруг центра тяжести соответствующего магнита. Поэтому достаточно разместить центр тяжести первого магнита в центре сферы и туда же в центр сферы поместить начало координат. Все возможные варианты расположения магнитов будут определяться только всеми возможными вариантами расположения второго магнита относительно первого магнита и их углами поворотов вокруг их центров масс.
Разумеется вместо сферы можно взять любую другую форму поверхности, например, эллипсоид или поверхность в виде коробки и т.п. Лишь бы она делила пространство на две части. То есть в этой поверхности не должно быть дырочки, через которую может пролезть силовая линия, которая соединит внутренний и внешний магниты.
Как размагнитить магниты
Образование магнита происходит в результате одновременной ориентации магнитов в идентичном направлении. При использовании двух химических веществ – железа и марганца – можно превратить их в магниты, путём выравнивания магнитных диполей.
Всего существуют несколько видов магнитов, среди них:
бор и многие другие.
Как правило, это природные магниты, однако существуют определённые способы по их размагничиванию.
Почему размагничиваются неодимовые магниты?
Каким бы мощным ни был магнит, рано или поздно ему суждено размагнититься. При бережном обращении и соблюдении всех необходимых правил хранения, магниты из неодима могут служить несколько сотен лет, в то время как ферритовые изделия продолжают хорошо функционировать лишь на протяжении нескольких десятков лет.
Более точные сроки возможной службы можно предсказать зная особенности состава сплава и иных важных критериев. Также стоит учитывать, что под воздействием ряда факторов, магнит может быстрее размагнититься и прийти в негодность.
Нагревание
Как правило, необратимый процесс размагничивания магнитов из стандартных классов сплава начинается после отметки свыше +80 градусов на столбике термометра. То есть, если магнит из неодима поместить в кипящую воду или же расположить его в тесной близости с разгорячённым оборудованием, то уже в течение буквально нескольких минут, магнит начнёт лишаться магнитного поля. Изделия, обладающие особой модификацией производного материала способны выдерживать повышение температуры до 200 градусов.
Воздействия механического характера
Магниты из неодима могут размагнититься после удара огромной мощности. Происходит это от того, что порошковая структура магнитного напыления повреждается при сильном ударе о поверхность на быстрой скорости или при сильном столкновении с более тяжёлым предметом.
Ошибки во время разрезания или сверлении
По всем правилам эксплуатации магнитов, производителями крайне не рекомендуется, чтобы владельцы производили резку магнитов в домашних условиях, не имея необходимого для этого образования и профессионального оборудования. Однако, жизненные обстоятельства складываются по-разному, поэтому иногда это бывает очень сильно нужно, но, как правило ничем хорошим данная процедура не заканчивается.
Попадание в зону внешнего магнитного поля
Подобный исход событий при бытовых условиях среднестатистического человека практически невозможен физически, ведь для того, чтобы под воздействием внешних магнитных полей оказался размагничен магнит из неодима, необходима индукция порядка 3-4 Тесла.
Саморазмагничивание
После происшествия определённого количества времени магнит начинает терять свои свойства сам по себе. Данный процесс очень медленный и может длиться несколько сотен лет, однако он значительно ускоряется, если владелец хранит группу магнитов разной степени мощности в одной коробке или иной таре.
Размагничивание магнита нагреванием или молотком
Для того чтобы сделать магнит снова, можно применить по отношению к куску потенциально магнитного материала мощность переменного тока.
Как размагнитить магнит? Для достижения нужного эффекта, необходимо пропустить достаточной силы разряд через соленоид. Следует начинать с наиболее высокого электрического разряда, на который только может быть способен прибор и постепенно доводить мощность до показателя «нуль».
Магнит получает свои уникальные свойства посредством этого способа из-за того, что пропускаемый переменный ток очень быстро меняет свою направленность, тем самым изменяя ориентацию поля электромагнита. Если все манипуляции будут проведены правильно с физической и технической точки зрения магнит получится высокого качества.
При этом не стоит расстраиваться из-за того, что сердцевина магнитного изделия получилась слабо намагниченной или лишена таких свойств вовсе. Причиной такому явлению является гетерозис.
Стоит обратить пристальное внимание на тот факт, что нельзя использовать постоянный ток для достижения одинакового эффекта – чревато, потому как этот тип тока имеет только одну физическую направленность.
Иными словами, если потребитель захочет намагнитить изделие предварительно его не размагнитив, он может испортить магнит окончательно, так вероятность того, что среднестатистический владелец сможет рассчитать необходимую мощность, с которой должен быть пропущен постоянный ток через соленоид для того, чтобы изделие начало функционировать как надо, очень мала. Для этого нужно добиться течения тока внутри магнитного поля в одном и том же направлении.
Для того чтобы исправить изделие как надо, был разработан специальный прибор для размагничивания Magnetizer. Это устройство, которое может приобрести любой желающий в специализированных магазинах и интернет-площадках, способно создавать достаточно сильное поле для полного изменения магнитного поля или, как минимум его нейтрализации. Прибор создан для успешного размагничивания железных, стальных, алюминиевых изделий.
Причины, по которым может понадобиться размагнитить магнит
Зачем и как размагнитить магнит в домашних условиях? Жизненные ситуации, по которым намагниченные изделия из железа и стали начнут доставлять значительные неудобства своему владельцу могут быть самими разнообразными.
В ряде случаев, проблемы могут возникать по причине притягивания магнитного металла других металлов, в некоторых же случаях затруднения возникают касательно самого магнитного поля.
Среди материалов, которые имеют свойство рано или поздно размагничиваться, есть такие, как:
Чтобы отправить ответ, вы должны войти или зарегистрироваться
Сообщений [ с 1 по 25 из 43 ] Просмотров: 3 582 [Закрыто]
1 Тема от Vovikvs 03.11.2015 22:12:46 (6 лет 1 месяц назад)
Имеется 2 магнита, необходим материл поместить между ними чтобы эти магниты как можно слабее притягивались. кто подскажет?
2 Ответ от ks 03.11.2015 22:14:41 (6 лет 1 месяц назад)
стальную пластинку помести, вообще перестанут притягиваться 
3 Ответ от Athlon82 03.11.2015 22:15:42 (6 лет 1 месяц назад)
4 Ответ от Vovikvs 03.11.2015 22:17:01 (6 лет 1 месяц назад)
ну до сантиметра можно. если мне вопрос. ))
стальную пластинку помести, вообще перестанут притягиваться
к пластине начнут притягиваться же
Отредактировано (03.11.2015 22:18:16, 6 лет 1 месяц назад)
5 Ответ от ks 03.11.2015 22:19:48 (6 лет 1 месяц назад)
Vovikvs, ТЗ можно поподробнее?
6 Ответ от Vovikvs 03.11.2015 22:20:23 (6 лет 1 месяц назад)
допустим есть 2 магнита на расстоянии 2 см. никак не закреплены. притягиваются.. необходимо поместить материал чтобы магнитное поле не действовало между магнитами.
7 Ответ от Voron666 03.11.2015 22:22:26 (6 лет 1 месяц назад)
Размагничиваем магниты
Человек издавна использует магниты в различных сферах своей жизни. Часто мы не замечаем их присутствия в окружающих нас устройствах и дополнительные удобства от их применения. Сегодня подавляющее большинство бытовой техники и приборов создаются с использованием магнитов.
Прочитав подборку наших практических советов, вы узнаете, как, каким образом, и можно ли размагнитить «домашние» магниты без посторонней помощи.
Основные способы для постоянных магнитов
В быту иногда удобно использовать намагниченные инструменты, к примеру, отвертку, с которой лишний раз не спадет закручиваемый шуруп в самый неподходящий момент и в труднодоступном месте. Но свойства постоянного магнита не всегда полезны и нужны. С теми же намагниченными в процессе работы напильниками, сверлами, метчиками и т.д. будет явно сложнее работать из-за прилипающих металлических опилок.
В этом случае есть несколько решений этой задачи. Отметим из них два.
Способ 1. Нагревание до температуры выше точки Кюри
Точка Кюри − это температура разрушения симметрии атомов ферромагнетика. Проще говоря, берёте ваш намагниченный инструмент и довольно сильно нагреваете его. Строгая атомная симметрия нарушается, и инструмент теряет свои магнитные свойства под воздействием тепла.
Способ 2. Самодельный размагничиватель
Для этого способа понадобится наличие электромагнита, работающего от переменного тока, в виде любой катушки (полого соленоида), рассчитанной на имеющееся напряжение в доме. Вариантов катушек множество. Годится, скажем, катушка от старого электромагнитного звонка, втягивающее реле автомобильного стартера и т.п. Подойдет и первичная обмотка от какого-нибудь трансформатора, особенно, если его каркас цилиндрической формы. Вторичную − можно смотать за ненадобностью. Размагничиваемый инструмент помещаем внутрь на несколько секунд и «агрегат» включаем в электросеть переменного тока.
Как размагнитить постоянный магнит гарантированно, и при каком напряжении? Есть пара нюансов:
Если упомянутых соленоидов (из старой катушки либо обмотки трансформатора) нет, можно намотать небольшую катушку-размагничиватель своими руками. Как ею успешно размагнитить постоянный магнит? Понадобится соблюдение ряда параметров:
сопротивление такой обмотки будет около 8 Ом, если:
— каркас соленоида будет 80 мм длиной, с внутренним диаметром − 30-35 мм;
— по краям каркаса при наматывании оставить щечки 80 мм диаметром, и толщиной − 5-6 мм;
— на соленоид наматывать примерно тысячу витков провода марки ПЭЛ (или ПЭВ), и диаметром 0,7-0,9 мм.
Для крупных слесарных инструментов понадобится более мощный (большего диаметра) размагничиватель. Его можно смонтировать из петли (петель) размагничивания старого кинескопа.
Магниты соединились между собой − как их разъединить
Как размагнитить магнит от магнита (разъединить), особенно, если они мощные? Сразу оговоримся, что мощные магниты способом просто разлома разделять бесполезно, и можно получить травму. В этом случае тоже можно дать, по меньшей мере, два совета:
Способ 1. Использование диамагнитного металлического листа
Способ 2. Использование фанеры
Все описанное выше − маленькие хитрости в основном для слесарей-любителей. А теперь немного о перипетиях с магнитами во время шопинга, который так обожает большинство наших милых дам.
Как размагнитить магниты на одежде и обуви
Шопинг и магниты
Сегодня в абсолютном большинстве супермаркетов на товары крепятся специальные магнитные сигнализаторы, и иногда случается, что покупательница попадает в неприятную ситуацию после покупки, например, нового пальто. Покупка оформлена, но на выходе из магазина этот «стоп-сигнал» все равно сигнализирует о «воровстве» − продавец забыл нейтрализовать датчик с товара. Либо электроника может дать сбой. Магниты-сторожа сконструированы особым образом и бывают разными в зависимости от товара, который они «охраняют» − видимыми либо невидимыми этикетками (наклейками), пластиковыми клипсами и т.д. И прикрепляются они к одежде по-разному, причем, просто так их не отцепишь, так как при снятии могут даже испортить материал пальто краской.
Но если уж такое случилось, и вы пришли домой с действующим датчиком, его все равно необходимо удалить с новой покупки, ибо при следующем походе в магазин в новой одежде он может сработать не в вашу пользу.
Но физически удалять магнитик с одежды (особенно в неудобных местах) не обязательно. Эта проблема решается и по-другому, самый действенный и безопасный способ − это размагничивание так называемым неодимовым (имеющим самую большую мощность) постоянным магнитом дисковой формы с достаточно большой рабочей площадью. Он находится в свободной продаже. Достаточно поводить этим магнитом над клипсой, и датчик размагнитится.
Точно также можно ответить и на вопрос: «Как размагнитить магниты на обуви»?