Blocarea câmpurilor magnetice

Blocarea câmpurilor magnetice

Pentru început, trebuie să clarificăm un aspect: câmpurile magnetice vor trece prin plastic, lemn, aluminiu sau chiar plumb, ca și cum nu ar fi acolo. Câmpurile magnetice nu pot fi blocate ci doar redirecționate. Singurele materiale ce pot redirecționa câmpurile magnetice sunt materialele feromagnetice cum ar fi fierul (Fe), nichelul (Ni), cobaltul (Co) și oțelul (aliaj ce conține Fe).

Toate câmpurile magnetice caută calea cea mai scurtă de la nord la sud. Materialele feromagnetice permit câmpurilor magnetice să se miște mult mai ușor decât prin aer. Astfel, o bucată de oțel va reprezenta o scurtătură, câmpul magnetic parcurgând drumul de la nord la sud mult mai ușor decât prin aer. Pentru a îndepărta magnetismul dintr-o zona, puteți utiliza oțelul pentru a furniza magnetului o scurtătură și a redirecționa câmpul magnetic pe o ruta alternativa.

Câmpul magnetic în aer liber
Câmpul magnetic în aer liber
Blocarea câmpurilor magnetice
Blocarea câmpurilor magnetice

După cum se vede din reprezentarea grafica de mai sus, o placă de oțel va redirecționa liniile fluxului magnetic. Dincolo de placa de oțel, câmpul magnetic este redus aproape în totalitate deoarece o mare parte din acesta circulă acum prin placă. Măsura în care câmpul magnetic poate fi redirecționat este dată de permeabilitatea magnetică a materialului folosit. Cele mai eficiente materiale sunt cele derivate din permalloy (cca 80% nichel, 20% fier).

Puteți, deci, să plasați un scut între doi magneți astfel încât câmpurile lor magnetice să nu mai interacționeze? Răspunsul este un nu categoric. Nu există un izolator magnetic echivalent cu cel electric, câmpul magnetic trece prin orice. Singurul lucru pe care îl puteți face pentru ca cei doi magneți să nu interacționeze este să-i depărtați unul de celalalt.

Care este cel mai bun material?

Pentru multe aplicații ce implică magneți neodim mari, puternici, punctul mai mare de saturație al otelului (cca 22.000 Gauss) face din acesta alegerea cea mai bună. Exemplu: pentru a transporta materiale puternic magnetizate, liniile aeriene cer să nu existe magnetism în afara cutiei. Pentru a realiza acest lucru, se pune magnetul în centru iar toate cele 6 fete ale cutiei vor fi acoperite pe interior cu foi de oțel. Dacă magnetul este foarte puternic, atunci se folosesc mai multe straturi. Câmpul magnetic, care în mod normal ar trece prin pereții cutiei, este acum redirecționat prin oțel, alegând drumul mai scurt de la nord la sud.

Pentru electronicele sensibile, unde forța câmpului magnetic este scăzută, există materiale specializate ce au o performanță mai bună decât oțelul. Cel mai cunoscut material este MuMetal, un aliaj din nichel și fier (aprox 77% nichel, 16% fier, 5% cupru și 2% crom sau molibden), însă există multe astfel de materiale derivate din permalloy cu proprietăți magnetice similare: supermalloy, supermumetal, nilomag, sanbold, Molybdenum Permalloy, Ultraperm, M-1040, etc.

Aceste materiale specializate au de obicei o permeabilitate magnetică mai mare dar un punct de saturație mai mic, altfel spus absorb mai bine câmpul magnetic dar se saturează, se „încarcă” mai repede. Spre deosebire de oțel (cca 22 000 Gauss), MuMetal se saturează la cca 8.000 Gauss.

Exemple de utilizare a MuMetal: transformatoare electrice, hard-disk-uri, tuburi catodice, etc.

Ce forme poate lua un scut magnetic?

Cea mai eficientă formă pentru un scut magnetic este cea sferică, însă nu este deloc practică. Următoarea formă ca eficiență este cea cilindrică. Suprafețele curbe ale cilindrului favorizează absorbția câmpului magnetic.

Atunci când nici cilindrul nu este practic, se vor folosi paralelipipezi, cutii metalice. Aceste cutii sunt cu atât mai eficiente cu cât au colțurile mai rotunjite, deoarece câmpul magnetic care circulă prin metal nu va putea urmări unghiurile ascuțite prea ușor și astfel acesta poate evada.

Cel mai puțin eficient scut magnetic este cel format dintr-o singură foaie metalică, deoarece nu va acoperi decât o parte a câmpului magnetic.

Scuturi magnetice pentru redirecționarea, blocarea câmpurilor magnetice
Scuturi magnetice pentru redirecționarea, blocarea câmpurilor magnetice

Concluzie: În câmpurile cu o densitate scăzuta (ex: electronice), aceste materiale specializate furnizează o atenuare mai bună a câmpului magnetic. Când densitatea câmpului magnetic este mare, MuMetal devine saturat și nu mai este eficient. În aceste cazuri, oțelul furnizează o bună atenuare a câmpului magnetic și un punct de saturație mult mai mare.

Flux magnetic – totalitatea liniilor de câmp ce străbat o suprafață

Permeabilitate – măsoară abilitatea unui material de a absorbi fluxul magnetic. Cu cât e mai mare, cu atât e mai bine. (otel: 1000 – 3000, MuMetal: 300.0000 – 400.000).

Punct de saturație – densitatea fluxului magnetic de la care materialul nu mai poate conține mai mult flux magnetic (otel: cca 22.000 Gauss, MuMetal: cca 8.000 Gauss)

Pentru a înțelege mai bine permeabilitatea și saturația, imaginați-vă un burete. Unii bureți au găuri mai mari iar alții au o structură mai densă, dar toți absorb apa până când devin saturați.

Toate comentariile

Răspunde