قدرت آهنربا چگونه اندازه‌گیری می‌شود؟

هنگامی که درباره ی "قدرت" یک آهنربا صحبت می کنیم، اندازه گیری های مختلفی وجود دارد که همه از طرق مختلف و به نوعی قدرت آهنربا را ارزیابی می کنند، این موضوع اغلب گیج کننده به نظر می رسد چرا که مفهوم قدرت در برخی موارد متفاوت است. مثلا نیروی کشش و میدان مغناطیسی اغلب هر دو با عنوان قدرت تعریف می شوند.

حداکثر انرژی یک آهنربا با شاخص Mega Gauss Oersteds (MGOe) اندازه گیری می شود. این شاخص اصلی "قدرت" آهنربا است. به طور کلی، هرچه مقدار حداکثر انرژی تولید شده ی یک آهنربا بیشتر باشد، میدان مغناطیسی آهنربا بیشتر می شود.

حداکثر انرژی تولید شده که به آن BHmax نیز گفته می شود، از ضرب ماندگاری آهنربا (Remanence (Br)) در مقاومت ماده در برابر دشارژ شدن (Coercivity (Hc)) محاسبه می شود.

واحد اندازه گیری ماندگاری، گوس است. ماندگاری، مغناطیسی است که پس از حذف نیروی مغناطیسی خارجی وارد شده به آهنربا (در فرآیند تولید آهنربا)، در آهنربا باقی می ماند.

Coercivity آهنربا، انرژی مورد نیاز برای دشارژ کردن آهنربایی است که قبلاً تا حد اشباع مغناطیسی شده بود. اساساً Coercivity، مقاومت یک ماده مغناطیسی در برابر دشارژ شدن را اندازه گیری می کند. واحد اندازه گیری Coercivity، Oersteds (Oe) است.

حداکثر انرژی، ماندگاری و Coercivity را فقط می توان با دستگاه تست نمودار هیسترزیس اندازه گیری کرد که منحنی هیسترزیس ربع دوم را ترسیم می کند.

شدت یک میدان مغناطیسی، که با واحد گوس یا تسلا (10000 گاوس = 1 تسلا) اندازه گیری می شود، یک شاخص معمول جهت اندازه گیری قدرت آهنربا است زیرا این شاخص نمایانگر چگالی میدان مغناطیسی تولید شده توسط یک آهنربا است که به چگالی شار معروف است.

یک میدان مغناطیسی می تواند به صورت خطوط میدان مغناطیسی که در امتداد جهت مغناطیس خود از یک آهنربا عبور کند، تجسم یابد. قدرت میدان با تراکم خطوط میدان در یک منطقه مشخص مطابقت دارد. به کل خطوط میدان مغناطیسی که به یک ناحیه نفوذ می کند چگالی شار مغناطیسی گفته می شود.

مقدار ماندگاری آهنربا چگالی شاری است که توسط آهنربا در یک مدار بسته نگهداری می شود. وقتی آهنربا از دستگاه تست هیسترزیس خارج می شود، دیگر در مدار بسته نیست و به عنوان مدار باز در نظر گرفته می شود. مغناطیس بلافاصله به سطح بسیار کمتری سقوط می کند و این مقدار به نسبت بین سطح ناحیه و طول مغناطیسی متناظر با آن بستگی دارد. آهنربای با قطب کوچک و طول مغناطیسی بلند دارای چگالی شار مدار باز بیشتری نسبت به آهنربا با قطب بزرگ و طول مغناطیسی نسبتاً کوچک هست.

تراکم شار مدار باز را می توان با استفاده از گوس متر اندازه گیری کرد. چگالی شار مدار باز برای آهنرباهای نئودیمیوم به ندرت از 6000 گاوس فراتر می رود، اما از آنجا که آهنرباهای نئودیمیوم دارای یک منحنی مغناطیسی مستقیم هستند، وقتی آهنربا در مدار قرار می گیرد و فاصله بین قطب شمال و جنوب با اضافه کردن فولاد کاهش می یابد ، چگالی شار افزایش می یابد.

از آنجایی که استفاده از آهنرباهای نئودیمیوم بسیار متداول شده است، بیشتر تولیدکنندگان و تامین کنندگان برای هر یک از آهنرباهای خود قدرت کشش را ارائه می دهند تا نشان دهند که آهنربای مورد نظر توانایی بلند کردن چقدر وزن را دارد. قدرت کشش بالاترین مقداری است که یک آهنربا می تواند بلند کند و بر حسب گرم یا کیلوگرم اندازه گیری می شود.

منحنی شکاف-کشش به کمک اندازه گیری قدرت کشش آهنربا در دو حالت (تماس مستقیم با یک قطعه فولاد ضخیم و مسطح) و (وقتی که فاصله ی بین آهنربا و صفحه ی فولادی با سرعت ثابت در حال افزایش است)، رسم می شود.

بنابراین، هنگام انتخاب یک آهنربا، موارد کلیدی ای که باید به آنها توجه شود عبارت است از: حداکثر انرژی تولید شده توسط آهنربا، مقدار گوس در سطح آهنربا و حداکثر قدرت کششی آهنربا. این سه ویژگی به شما امکان مقایسه یک آهنربا با آهنربایی دیگر را می دهد.

قوی ترین آهنربای جهان در حال حاضر آهنربای نئودیمیوم است که در گریدهای مختلف تولید می شود. و به هر گرید یک نام مشخص داده می شود که به شما امکان می دهد فورا تشخیص دهید که کدام آهنربا قوی تر است. گرید آهنرباهای نئودیمیوم موجود در بازار از N35 تا N55 متغیر است. عدد بعد از حرف 'N' نشان دهنده حداکثر انرژی تولید شده توسط آهنربا است. آهنربای نئودیمیوم N55 تقریباً 50٪ قوی تر از آهنربای N35 با سایز مشابه است.

مقایسه ی گوس های اجسام مختلف:

• 0.5 گوس: میدان مغناطیسی زمین در سطح آن
• 100 گوس: آهنربای یخچالی
• 1100 گوس: آهنربای لاستیکی با گرید Y
• 3700 گوس: آهنربای فریت (سرامیکی)
• 11000 گوس: آهنربای ساماریوم با گرید 2:17
• 12.500 گوس: آهنربای آلنیکوگرید 5
• 13000 گوس: آهنربای نئودیمیوم N42