De la teorie la practică
Dacă intenționați să lucrați cu magneți, e util să știți ce se află în spatele numerelor care descriu forța acestora. Pentru că forța unui magnet nu este un simplu număr – ci depinde de mai mulți factori. Acest ghid vă va oferi informații practice pentru a vă ajuta să înțelegeți teoria și să o puneți în practică.
Preferați să citiți? Puteți găsi conținutul videoclipului în articolul:
În cataloagele și specificațiile magneților, întâlnim adesea termeni precum
forța în kilograme, dar și unități fizice precum
Tesla (T) sau
Gauss (Gs). Tesla și Gauss descriu cât de intensă este forța magnetică într-un anumit punct al unui magnet. Cu toate acestea, deoarece câmpul are o valoare diferită în diferite puncte din jurul magnetului, aceste unități nu pot fi utilizate pentru a determina forța totală a magnetului exprimată ca un singur număr. Prin urmare, Tesla și Gaus sunt importante în primul rând pentru oamenii de știință și ingineri în cercetare și calcule de precizie, dar nu prea sunt utile pentru utilizatorul obișnuit. De aceea, în magazinul nostru online, indicăm forța magnetică în kilograme. Această cifră arată câtă greutate ar putea ține un magnet împotriva gravitației până când s-ar desprinde de suprafața de oțel. Vă puteți imagina că, atunci când prindeți un magnet cu mâna și trageți, rezistența pe care o simțiți este similară cu ridicarea unei greutăți de aceeași masă.
Valoarea forței magnetice indicată în catalog reflectă forța maximă măsurată în condiții ideale de laborator. Cu toate acestea, în practică, rezultatul este adesea mai mic. Acest lucru depinde de o serie de factori: în principal calitatea și grosimea suprafeței de oțel, direcția în care este tras magnetul și cât de bine aderă magnetul la suprafață.
Pentru ca magnetul să își mențină forța maximă, suprafața de oțel trebuie să fie fabricată din oțel moale, nealiat (oțel structural obișnuit fără adaosuri), care conduce excelent fluxul magnetic. În schimb, oțelul inoxidabil este mai puțin potrivit pentru un magnet – în funcție de tipul său, poate fi aproape nemagnetic sau se poate lipi doar cu o forță vizibil mai slabă.
La fel de importantă este și grosimea suprafeței de oțel. În mod ideal, ar trebui să fie cel puțin jumătate din înălțimea magnetului în sine. Dacă suprafața de oțel este prea subțire, câmpul magnetic trece prin ea, iar forța magnetică rezultată este mult mai mică decât v-ați aștepta.
Cu alte cuvinte, forța unui magnet depinde de oțelul de care se lipește.
Magnetul are cea mai mare forță când îl trageți perpendicular în sus de pe suprafața de oțel. Atunci acționează așa-numita forță de desprindere. Dimpotrivă, când magnetul este fixat pe perete, iar sarcina îl trage în jos, se aplică forța de forfecare – care este mult mai mică. Prin urmare, un magnet care ar susține câteva kilograme când e fixat pe tavan va aluneca ușor de pe perete chiar și la o greutate mai mică.
Pentru ca magnetul să se fixeze cât mai puternic posibil, acesta trebuie să fie în contact total cu suprafața de oțel. Chiar și un strat subțire de vopsea sau de rugină va crea un mic spațiu (distanță) care îi va reduce în mod vizibil forța.
Dar atenție, nu numai dimensiunea acestui spațiu este importantă. Rata de scădere a forței depinde și de tipul de magnet. În cazul magneților convenționali din neodim, un spațiu de doar 1 mm poate determina scăderea forței de atracție cu până la jumătate. În cazul magneților în carcasă, această scădere este și mai pronunțată. Deși sunt mai puternici decât magneții din neodim separați de aceeași dimensiune când sunt în contact total cu suprafața de oțel, forța lor scade mai rapid la aceeași distanță.
Pentru a confirma în practică teoria din secțiunea anterioară, am pregătit o serie de măsurători simple. Am inclus în test două tipuri de magneți care se comportă diferit:
Toate măsurătorile au fost efectuate pe dinamometru digital. Baza de oțel de pe care am tras magnetul avea o grosime de 19 mm.
Rezultatele măsurătorilor
-
Forța de desprindere
- Forța declarată: 2,8 kg – Forța măsurată: 2,88 kg (corespunde valorii din catalog).
-
Efectul distanței
- Spațiu de 1 mm → 1,6 kg (ceea ce reprezintă 56 % din forța inițială)
- Spațiu de 2 mm → 0,69 kg (ceea ce reprezintă doar 24 % din forța inițială)
- Spațiu de 3 mm → 0,35 kg (adică doar 12 % din forța inițială)
-
Când doi magneți se apropie unul de celălalt
În contact direct, doi magneți țin aproape la fel de puternic ca un magnet pe o bază de oțel. Diferența însă devine vizibilă atunci când apare un spațiu: în timp ce un magnet singur își pierde rapid forța chiar și la o distanță mică de oțel (1 mm → 56 % din forța inițială), perechea de magneți poate păstra un procent mai mare din forța lor inițială de atracție. De exemplu, la un spațiu de 1 mm, forța perechii de magneți rămâne aproximativ la nivelul de 70%.
-
Forța de desprindere și efectul distanței
- Forța declarată: 10 kg – Forța măsurată: 12,5 kg (puțin mai mult decât cifra din catalog).
- La o distanță de 1 mm, forța a scăzut la aproximativ 11 % din valoarea inițială.
Un magnet în carcasă de 20×6 cu orificiu pentru șurub este proiectat pentru a-și concentra forța în partea frontală, care este în contact cu suprafața de oțel. Acest lucru îl face semnificativ mai puternic la contactul direct decât un magnet de sine stătător de dimensiuni similare – în testul nostru a obținut o forță măsurată de 12,5 kg, care chiar a depășit puțin cifra din catalog de 12 kg.
Dezavantajul devine evident atunci când există un spațiu între magnet și suprafața de oțel. Deși este extrem de puternic la contact direct, la o distanță de 1 mm, rezistența sa a scăzut la aproximativ 11 % din valoarea sa inițială. Acest lucru înseamnă că, deși acești magneți sunt ideali pentru fixarea directă pe o suprafață, chiar și un spațiu mic îi va slăbi mai repede decât pe magneții convenționali din neodim.
Concluzie
Forța magnetică nu este doar un simplu număr dintr-un catalog. Aceasta este influențată de materialul suprafeței, de direcția de tragere, de calitatea contactului și, de asemenea, de existența unui spațiu între magnet și suprafața de oțel.
Sperăm că aceste informații practice v-au ajutat să înțelegeți mai bine forța magnetică și vă vor ajuta la propriile proiecte.
