Ποιο υλικό δεν άγει μαγνητικό πεδίο; Μαγνητικός μονωτήρας και θωράκιση μαγνητικού πεδίου

Αρχές θωράκισης μαγνητικού πεδίου

Δύο μέθοδοι χρησιμοποιούνται για την προστασία του μαγνητικού πεδίου:

Μέθοδος παράκαμψης;

Μέθοδος μαγνητικού πεδίου οθόνης.

Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά σε καθεμία από αυτές τις μεθόδους.

Μέθοδος εκτροπής μαγνητικού πεδίου με οθόνη.

Η μέθοδος διακλάδωσης ενός μαγνητικού πεδίου με οθόνη χρησιμοποιείται για την προστασία από ένα σταθερό και αργά μεταβαλλόμενο εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο. Οι σήτες είναι κατασκευασμένες από σιδηρομαγνητικά υλικά με υψηλή σχετική μαγνητική διείσδυση (χάλυβας, μόνιμο κράμα). Εάν υπάρχει οθόνη, οι γραμμές μαγνητικής επαγωγής περνούν κυρίως κατά μήκος των τοιχωμάτων του (Εικόνα 8.15), οι οποίες έχουν χαμηλή μαγνητική αντίσταση σε σύγκριση με τον εναέριο χώρο μέσα στην οθόνη. Η ποιότητα της θωράκισης εξαρτάται από τη μαγνητική διαπερατότητα της θωράκισης και την αντίσταση του μαγνητικού κυκλώματος, δηλ. Όσο πιο παχιά είναι η οθόνη και όσο λιγότερες ραφές και αρμοί διατρέχουν την κατεύθυνση των γραμμών μαγνητικής επαγωγής, η απόδοση θωράκισης θα είναι μεγαλύτερη.

Μέθοδος μετατόπισης μαγνητικού πεδίου από οθόνη.

Η μέθοδος μετατόπισης ενός μαγνητικού πεδίου από μια οθόνη χρησιμοποιείται για την εξέταση εναλλασσόμενων μαγνητικών πεδίων υψηλής συχνότητας. Σε αυτή την περίπτωση, χρησιμοποιούνται οθόνες από μη μαγνητικά μέταλλα. Η θωράκιση βασίζεται στο φαινόμενο της επαγωγής. Εδώ το φαινόμενο της επαγωγής είναι χρήσιμο.

Ας τοποθετήσουμε έναν χάλκινο κύλινδρο στη διαδρομή ενός ομοιόμορφου εναλλασσόμενου μαγνητικού πεδίου (Εικόνα 8.16α). Σε αυτό θα διεγείρονται μεταβλητά ED, τα οποία, με τη σειρά τους, θα δημιουργήσουν εναλλασσόμενα επαγωγικά δινορεύματα (ρεύματα Foucault). Το μαγνητικό πεδίο αυτών των ρευμάτων (Εικόνα 8.16β) θα είναι κλειστό. μέσα στον κύλινδρο θα κατευθύνεται προς το συναρπαστικό πεδίο και έξω από αυτό - στην ίδια κατεύθυνση με το συναρπαστικό πεδίο. Το προκύπτον πεδίο (Εικόνα 8.16, γ) αποδεικνύεται ότι είναι εξασθενημένο κοντά στον κύλινδρο και ενισχύεται έξω από αυτόν, δηλ. το πεδίο μετατοπίζεται από τον χώρο που καταλαμβάνει ο κύλινδρος, που είναι το προστατευτικό του αποτέλεσμα, το οποίο θα είναι πιο αποτελεσματικό όσο μικρότερη είναι η ηλεκτρική αντίσταση του κυλίνδρου, δηλ. τόσο μεγαλύτερα είναι τα δινορεύματα που το διαρρέουν.

Χάρη στο επιφανειακό φαινόμενο («φαινόμενο δέρματος»), η πυκνότητα των δινορευμάτων και η ένταση του εναλλασσόμενου μαγνητικού πεδίου μειώνονται εκθετικά καθώς προχωρά κανείς βαθύτερα στο μέταλλο

, (8.5)

Οπου (8.6)

– ένδειξη μείωσης πεδίου και ρεύματος, που καλείται ισοδύναμο βάθος διείσδυσης.

Εδώ είναι η σχετική μαγνητική διαπερατότητα του υλικού.

– μαγνητική διαπερατότητα κενού, ίση με 1,25*10 8 g*cm -1;

– ειδική αντίσταση του υλικού, Ohm*cm;

- συχνότητα Hz.

Η τιμή του ισοδύναμου βάθους διείσδυσης είναι βολική για τον χαρακτηρισμό της επίδρασης θωράκισης των δινορευμάτων. Όσο μικρότερο x0, τόσο μεγαλύτερο είναι το μαγνητικό πεδίο που δημιουργούν, το οποίο εκτοπίζει το εξωτερικό πεδίο της πηγής λήψης από τον χώρο που καταλαμβάνει η οθόνη.

Για ένα μη μαγνητικό υλικό του τύπου (8.6) =1, το φαινόμενο θωράκισης προσδιορίζεται μόνο από και . Τι γίνεται αν η οθόνη είναι κατασκευασμένη από σιδηρομαγνητικό υλικό;

Αν είναι ίσα, το αποτέλεσμα θα είναι καλύτερο, αφού >1 (50..100) και το x 0 θα είναι μικρότερο.

Άρα, το x 0 είναι ένα κριτήριο για την επίδραση θωράκισης των δινορευμάτων. Είναι ενδιαφέρον να υπολογίσουμε πόσες φορές η πυκνότητα του ρεύματος και η ένταση του μαγνητικού πεδίου γίνονται χαμηλότερα σε βάθος x 0 σε σύγκριση με αυτό που είναι στην επιφάνεια. Για να γίνει αυτό, αντικαθιστούμε το x = x 0 στον τύπο (8.5), στη συνέχεια

από το οποίο φαίνεται ότι σε βάθος x 0, η πυκνότητα του ρεύματος και η ένταση του μαγνητικού πεδίου πέφτουν κατά e φορές, δηλ. σε τιμή 1/2,72, που είναι 0,37 της πυκνότητας και της τάσης στην επιφάνεια. Δεδομένου ότι το πεδίο αποδυνάμωση είναι μόνο 2,72 φορέςσε βάθος x 0 δεν αρκεί για να χαρακτηρίσει το υλικό θωράκισης, στη συνέχεια χρησιμοποιήστε δύο ακόμη τιμές βάθους διείσδυσης x 0,1 και x 0,01, που χαρακτηρίζουν την πτώση της πυκνότητας ρεύματος και της τάσης πεδίου κατά 10 και 100 φορές από τις τιμές τους στην επιφάνεια.

Ας εκφράσουμε τις τιμές x 0,1 και x 0,01 μέσω της τιμής x 0 για αυτό, με βάση την έκφραση (8,5), δημιουργούμε την εξίσωση

ΚΑΙ ,

έχοντας αποφασίσει ποιο θα πάρουμε

x 0,1 = x 0 ln10 = 2,3x 0 ; (8.7)

x 0,01 = x 0 ln100 = 4,6 x 0

Με βάση τους τύπους (8.6) και (8.7) για διάφορα υλικά θωράκισης, οι τιμές των βάθους διείσδυσης δίνονται στη βιβλιογραφία. Για λόγους σαφήνειας, παρουσιάζουμε τα ίδια δεδομένα με τη μορφή του πίνακα 8.1.

Ο πίνακας δείχνει ότι για όλες τις υψηλές συχνότητες, ξεκινώντας από το εύρος μεσαίων κυμάτων, μια οθόνη από οποιοδήποτε μέταλλο με πάχος 0,5..1,5 mm είναι πολύ αποτελεσματική. Όταν επιλέγετε το πάχος και το υλικό της οθόνης, δεν πρέπει να προχωρήσετε από τις ηλεκτρικές ιδιότητες του υλικού, αλλά να καθοδηγηθείτε από εκτιμήσεις μηχανικής αντοχής, ακαμψίας, αντοχής στη διάβρωση, ευκολίας σύνδεσης μεμονωμένων εξαρτημάτων και δημιουργίας επαφών μετάβασης με χαμηλή αντίσταση μεταξύ τους, ευκολία συγκόλλησης, συγκόλλησης κ.λπ.

Από τα δεδομένα του πίνακα προκύπτει ότι για συχνότητες μεγαλύτερες από 10 MHz, μια μεμβράνη από χαλκό και ακόμη περισσότερο από ασήμι, με πάχος μικρότερο από 0,1 mm δίνει σημαντικό εφέ θωράκισης. Ως εκ τούτου, σε συχνότητες άνω των 10 MHz, είναι αρκετά αποδεκτό να χρησιμοποιούνται οθόνες από φύλλο getinax ή άλλο μονωτικό υλικό επικαλυμμένο με χαλκό ή ασήμι.

Ο χάλυβας μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως οθόνες, αλλά πρέπει να θυμάστε ότι λόγω του φαινομένου της υψηλής ειδικής αντίστασης και της υστέρησης, ένα ατσάλινο πλέγμα μπορεί να προκαλέσει σημαντικές απώλειες στα κυκλώματα θωράκισης.

Διήθηση

Το φιλτράρισμα είναι το κύριο μέσο εξασθένησης των εποικοδομητικών παρεμβολών που δημιουργούνται στα κυκλώματα τροφοδοσίας και μεταγωγής συνεχούς και εναλλασσόμενου ρεύματος ES. Τα φίλτρα καταστολής θορύβου που έχουν σχεδιαστεί για αυτόν τον σκοπό καθιστούν δυνατή τη μείωση του μεταφερόμενου θορύβου τόσο από εξωτερικές όσο και από εσωτερικές πηγές. Η απόδοση του φιλτραρίσματος καθορίζεται από την εξασθένηση που εισάγεται από το φίλτρο:

dB,

Οι ακόλουθες βασικές απαιτήσεις επιβάλλονται στο φίλτρο:

Εξασφάλιση της καθορισμένης απόδοσης S στην απαιτούμενη περιοχή συχνοτήτων (λαμβάνοντας υπόψη την εσωτερική αντίσταση και το φορτίο του ηλεκτρικού κυκλώματος).

Περιορισμός της επιτρεπόμενης πτώσης της άμεσης ή εναλλασσόμενης τάσης στο φίλτρο στο μέγιστο ρεύμα φορτίου.

Εξασφάλιση αποδεκτών μη γραμμικών παραμορφώσεων της τάσης τροφοδοσίας, οι οποίες καθορίζουν τις απαιτήσεις για τη γραμμικότητα του φίλτρου.

Απαιτήσεις σχεδιασμού - αποτελεσματικότητα θωράκισης, ελάχιστες συνολικές διαστάσεις και βάρος, διασφάλιση κανονικών θερμικών συνθηκών, αντοχή σε μηχανικές και κλιματικές επιδράσεις, δυνατότητα κατασκευής του σχεδίου κ.λπ.

Τα στοιχεία φίλτρου πρέπει να επιλέγονται λαμβάνοντας υπόψη τα ονομαστικά ρεύματα και τάσεις του ηλεκτρικού κυκλώματος, καθώς και τις υπερτάσεις τάσης και ρεύματος που προκαλούνται από αυτά που προκαλούνται από ηλεκτρική αστάθεια και παροδικές διεργασίες.

Πυκνωτές.Χρησιμοποιούνται ως ανεξάρτητα στοιχεία καταστολής θορύβου και ως παράλληλες μονάδες φίλτρων. Δομικά, οι πυκνωτές καταστολής θορύβου χωρίζονται σε:

Διπολικός τύπος K50-6, K52-1B, ETO, K53-1A;

Τύπος υποστήριξης KO, KO-E, KDO;

Τροφοδοσία μη ομοαξονικού τύπου K73-21.

Ομοαξονικός τύπος τροφοδοσίας KTP-44, K10-44, K73-18, K53-17;

Μονάδες πυκνωτών;

Το κύριο χαρακτηριστικό ενός πυκνωτή καταστολής θορύβου είναι η εξάρτηση της σύνθετης αντίστασής του από τη συχνότητα. Για να μειωθούν οι παρεμβολές στο εύρος συχνοτήτων έως περίπου 10 MHz, μπορούν να χρησιμοποιηθούν διπολικοί πυκνωτές, λαμβάνοντας υπόψη το μικρό μήκος των απαγωγών τους. Οι πυκνωτές καταστολής θορύβου αναφοράς χρησιμοποιούνται μέχρι συχνότητες 30-50 MHz. Συμμετρικοί πυκνωτές διέλευσης χρησιμοποιούνται σε κύκλωμα δύο καλωδίων έως συχνότητες της τάξης των 100 MHz. Οι πυκνωτές διέλευσης λειτουργούν σε ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων έως περίπου 1000 MHz.

Επαγωγικά στοιχεία. Χρησιμοποιούνται ως ανεξάρτητα στοιχεία καταστολής θορύβου και ως διαδοχικοί σύνδεσμοι φίλτρων καταστολής θορύβου. Δομικά, οι πιο συνηθισμένοι τύποι τσοκ είναι:

Ενεργοποίηση σιδηρομαγνητικού πυρήνα.

Χωρίς περιστροφή.

Το κύριο χαρακτηριστικό ενός τσοκ καταστολής θορύβου είναι η εξάρτηση της σύνθετης αντίστασής του από τη συχνότητα. Σε χαμηλές συχνότητες, συνιστάται η χρήση μαγνητοηλεκτρικών πυρήνων των εμπορικών σημάτων PP90 και PP250, κατασκευασμένοι με βάση m-permalloy. Για την καταστολή παρεμβολών σε κυκλώματα εξοπλισμού με ρεύματα έως 3A, συνιστάται η χρήση τσοκ HF τύπου DM και για υψηλότερα ονομαστικά ρεύματα - τσοκ της σειράς D200.

Φίλτρα.Τα κεραμικά φίλτρα διέλευσης τύπου B7, B14, B23 έχουν σχεδιαστεί για να καταστέλλουν παρεμβολές σε κυκλώματα συνεχών, παλμικών και εναλλασσόμενων ρευμάτων στην περιοχή συχνοτήτων από 10 MHz έως 10 GHz. Τα σχέδια τέτοιων φίλτρων φαίνονται στο Σχήμα 8.17

Η εξασθένηση που εισάγουν τα φίλτρα B7, B14, B23 στην περιοχή συχνοτήτων 10..100 MHz αυξάνεται από περίπου 20..30 σε 50..60 dB και στην περιοχή συχνοτήτων άνω των 100 MHz υπερβαίνει τα 50 dB.

Τα κεραμικά φίλτρα τροφοδοσίας τύπου B23B είναι κατασκευασμένα με βάση κεραμικούς πυκνωτές δίσκου και σιδηρομαγνητικά τσοκ χωρίς περιστροφές (Εικόνα 8.18).

Τα τσοκ χωρίς περιστροφές είναι ένας σωληνωτός σιδηρομαγνητικός πυρήνας κατασκευασμένος από φερρίτη βαθμού 50 VCh-2, τοποθετημένος σε τερματικό τροφοδοσίας. Η αυτεπαγωγή του επαγωγέα είναι 0,08…0,13 μH. Το περίβλημα του φίλτρου είναι κατασκευασμένο από κεραμικό υλικό UV-61, το οποίο έχει υψηλή μηχανική αντοχή. Το περίβλημα είναι επιμεταλλωμένο με ένα στρώμα ασημιού για να εξασφαλίζεται χαμηλή αντίσταση επαφής μεταξύ της εξωτερικής επένδυσης του πυκνωτή και του δακτυλίου με σπείρωμα γείωσης, που χρησιμοποιείται για τη στερέωση του φίλτρου. Ο πυκνωτής συγκολλάται κατά μήκος της εξωτερικής περιμέτρου στο περίβλημα του φίλτρου και κατά μήκος της εσωτερικής περιμέτρου στον ακροδέκτη τροφοδοσίας. Η σφράγιση του φίλτρου εξασφαλίζεται με την πλήρωση των άκρων του περιβλήματος με μια ένωση.

Για φίλτρα B23B:

ονομαστικές χωρητικότητες φίλτρου – από 0,01 έως 6,8 μF,

ονομαστική τάση 50 και 250 V,

ονομαστικό ρεύμα έως 20A,

Συνολικές διαστάσεις του φίλτρου:

L=25mm, D= 12mm

Η εξασθένηση που εισάγουν τα φίλτρα B23B στο εύρος συχνοτήτων από 10 kHz έως 10 MHz αυξάνεται από περίπου 30..50 σε 60..70 dB και στην περιοχή συχνοτήτων πάνω από 10 MHz υπερβαίνει τα 70 dB.

Για τα ενσωματωμένα ES, η χρήση ειδικών συρμάτων καταστολής θορύβου με σιδηροπληρωτικά με υψηλή μαγνητική διαπερατότητα και υψηλές ειδικές απώλειες είναι πολλά υποσχόμενη. Έτσι, για τα καλώδια μάρκας PPE, η εξασθένηση εισαγωγής στην περιοχή συχνοτήτων 1...1000 MHz αυξάνεται από 6 σε 128 dB/m.

Ο σχεδιασμός των συνδέσμων πολλαπλών ακίδων είναι γνωστός, στους οποίους εγκαθίσταται ένα φίλτρο καταστολής θορύβου σχήματος U σε κάθε επαφή.

Συνολικές διαστάσεις του ενσωματωμένου φίλτρου:

μήκος 9,5 mm,

διάμετρος 3,2 mm.

Η εξασθένηση που εισάγεται από το φίλτρο σε ένα κύκλωμα 50 ohm είναι 20 dB σε συχνότητα 10 MHz και έως 80 dB σε συχνότητα 100 MHz.

Φιλτράρισμα κυκλωμάτων τροφοδοσίας ψηφιακών ηλεκτρονικών συσκευών.

Ο θόρυβος παλμών στους διαύλους ισχύος που εμφανίζεται κατά τη μεταγωγή ψηφιακών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (DIC), καθώς και διεισδύει εξωτερικά, μπορεί να οδηγήσει σε δυσλειτουργίες στη λειτουργία των συσκευών επεξεργασίας ψηφιακών πληροφοριών.

Για να μειωθεί το επίπεδο θορύβου στους διαύλους ισχύος, χρησιμοποιούνται μέθοδοι σχεδιασμού κυκλώματος:

Μείωση της επαγωγής των λεωφορείων «τροφοδοσίας», λαμβάνοντας υπόψη την αμοιβαία μαγνητική σύζευξη των αγωγών άμεσης και επιστροφής.

Μείωση του μήκους των τμημάτων των λεωφορείων «τροφοδοσίας», που είναι κοινά για ρεύματα για διάφορα ψηφιακά συστήματα πληροφοριών.

Επιβράδυνση των άκρων των ρευμάτων παλμών στους διαύλους «ισχύς» με χρήση πυκνωτών καταστολής θορύβου.

Ορθολογική τοπολογία κυκλωμάτων ισχύος σε πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος.

Η αύξηση των διαστάσεων διατομής των αγωγών οδηγεί σε μείωση της εγγενούς επαγωγής των λεωφορείων και επίσης μειώνει την ενεργό αντίστασή τους. Το τελευταίο είναι ιδιαίτερα σημαντικό στην περίπτωση του διαύλου γείωσης, που είναι ο αγωγός επιστροφής για τα κυκλώματα σήματος. Ως εκ τούτου, σε πολυστρωματικές πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων, είναι επιθυμητό να φτιάχνονται διαύλους "ισχύς" με τη μορφή αγώγιμων επιπέδων που βρίσκονται σε παρακείμενα στρώματα (Εικόνα 8.19).

Οι υπερυψωμένοι δίαυλοι ισχύος που χρησιμοποιούνται σε συγκροτήματα τυπωμένου κυκλώματος σε ψηφιακά IC έχουν μεγαλύτερες εγκάρσιες διαστάσεις σε σύγκριση με τους ζυγούς που κατασκευάζονται με τη μορφή τυπωμένων αγωγών και επομένως έχουν χαμηλότερη επαγωγή και αντίσταση. Πρόσθετα πλεονεκτήματα των εγκατεστημένων λεωφορείων ισχύος είναι:

Απλοποιημένη δρομολόγηση κυκλωμάτων σήματος.

Αυξάνοντας την ακαμψία του PP δημιουργώντας πρόσθετες νευρώσεις που λειτουργούν ως περιοριστές που προστατεύουν το IC με τοποθετημένο ERE από μηχανικές βλάβες κατά την εγκατάσταση και τη διαμόρφωση του προϊόντος (Εικόνα 8.20).

Υψηλής κατασκευής είναι οι δίαυλοι ισχύος, που κατασκευάζονται με εκτύπωση και τοποθετούνται κάθετα στο PCB (Εικόνα 6.12γ).

Υπάρχουν γνωστά σχέδια τοποθετημένων ράβδων ζυγών εγκατεστημένων κάτω από το σώμα IC, τα οποία βρίσκονται στην πλακέτα σε σειρές (Εικόνα 8.22).

Τα εξεταζόμενα σχέδια των λεωφορείων «τροφοδοσίας» παρέχουν επίσης μια μεγάλη γραμμική χωρητικότητα, η οποία οδηγεί σε μείωση της αντίστασης κύματος της γραμμής «τροφοδοσίας» και, κατά συνέπεια, σε μείωση του επιπέδου του θορύβου παλμού.

Η κατανομή ισχύος του IC στο PCB δεν πρέπει να πραγματοποιείται σε σειρά (Εικόνα 8.23a), αλλά παράλληλα (Εικόνα 8.23β)

Είναι απαραίτητο να χρησιμοποιείται διανομή ισχύος με τη μορφή κλειστών κυκλωμάτων (Εικ. 8.23γ). Αυτός ο σχεδιασμός είναι κοντά στις ηλεκτρικές του παραμέτρους σε επίπεδα στερεάς ισχύος. Για προστασία από την επίδραση ενός εξωτερικού μαγνητικού πεδίου που φέρει παρεμβολές, θα πρέπει να παρέχεται ένας εξωτερικός κλειστός βρόχος κατά μήκος της περιμέτρου του PP.

Γείωση

Το σύστημα γείωσης είναι ένα ηλεκτρικό κύκλωμα που έχει την ιδιότητα να διατηρεί ένα ελάχιστο δυναμικό, το οποίο είναι το επίπεδο αναφοράς σε ένα συγκεκριμένο προϊόν. Το σύστημα γείωσης στο ηλεκτρικό σύστημα πρέπει να παρέχει κυκλώματα σήματος και επιστροφής ισχύος, να προστατεύει τους ανθρώπους και τον εξοπλισμό από σφάλματα στα κυκλώματα τροφοδοσίας και να αφαιρεί στατικά φορτία.

Για τα συστήματα γείωσης ισχύουν οι ακόλουθες βασικές απαιτήσεις:

1) ελαχιστοποίηση της συνολικής αντίστασης του διαύλου εδάφους.

2) η απουσία κλειστών βρόχων γείωσης που είναι ευαίσθητοι στα μαγνητικά πεδία.

Το ES απαιτεί τουλάχιστον τρία ξεχωριστά κυκλώματα γείωσης:

Για κυκλώματα σήματος με χαμηλά ρεύματα και τάσεις.

Για κυκλώματα ισχύος με υψηλή κατανάλωση ισχύος (τροφοδοτικά, στάδια εξόδου ES κ.λπ.)

Για κυκλώματα αμαξώματος (σασί, πάνελ, οθόνες και επιμετάλλωση).

Τα ηλεκτρικά κυκλώματα στο ES γειώνονται με τους εξής τρόπους: σε ένα σημείο και σε πολλά σημεία πιο κοντά στο σημείο αναφοράς γείωσης (Εικόνα 8.24)

Αντίστοιχα, τα συστήματα γείωσης μπορούν να ονομαστούν μονοσημείων και πολλαπλών σημείων.

Το υψηλότερο επίπεδο παρεμβολής εμφανίζεται σε ένα σύστημα γείωσης ενός σημείου με κοινό δίαυλο γείωσης συνδεδεμένο σε σειρά (Εικόνα 8.24 α).

Όσο πιο μακριά είναι το σημείο γείωσης, τόσο μεγαλύτερο είναι το δυναμικό του. Δεν πρέπει να χρησιμοποιείται για κυκλώματα με μεγάλη εξάπλωση της κατανάλωσης ενέργειας, καθώς οι FU υψηλής ισχύος δημιουργούν μεγάλα ρεύματα γείωσης επιστροφής που μπορούν να επηρεάσουν τις FU μικρού σήματος. Εάν είναι απαραίτητο, η πιο κρίσιμη FU θα πρέπει να συνδέεται όσο το δυνατόν πιο κοντά στο σημείο γείωσης αναφοράς.

Ένα σύστημα γείωσης πολλαπλών σημείων (Εικόνα 8.24 γ) πρέπει να χρησιμοποιείται για κυκλώματα υψηλής συχνότητας (f≥10 MHz), που συνδέει το RES FU στα σημεία που βρίσκονται πλησιέστερα στο σημείο γείωσης αναφοράς.

Για ευαίσθητα κυκλώματα, χρησιμοποιείται κύκλωμα πλωτής γείωσης (Εικόνα 8.25). Ένα τέτοιο σύστημα γείωσης απαιτεί πλήρη απομόνωση του κυκλώματος από το σασί (υψηλή αντίσταση και χαμηλή χωρητικότητα), διαφορετικά είναι αναποτελεσματικό. Τα κυκλώματα μπορούν να τροφοδοτούνται από ηλιακά κύτταρα ή μπαταρίες και τα σήματα πρέπει να εισέρχονται και να εξέρχονται από το κύκλωμα μέσω μετασχηματιστών ή οπτικών συζεύξεων.

Ένα παράδειγμα εφαρμογής των εξεταζόμενων αρχών γείωσης για μια μονάδα ψηφιακής ταινίας εννέα τροχιών φαίνεται στο Σχήμα 8.26.

Υπάρχουν τα ακόλουθα λεωφορεία εδάφους: τρία σήματα, ένα ρεύμα και ένα σώμα. Οι αναλογικές FU που είναι πιο ευαίσθητες σε παρεμβολές (εννέα αισθητήρες ενισχυτές) γειώνονται χρησιμοποιώντας δύο διαχωρισμένους διαύλους γείωσης. Εννέα ενισχυτές εγγραφής, οι οποίοι λειτουργούν σε υψηλότερα επίπεδα σήματος από τους ενισχυτές ανάγνωσης, καθώς και IC ελέγχου και κυκλώματα διασύνδεσης με προϊόντα δεδομένων συνδέονται στον τρίτο δίαυλο σήματος, τη γείωση. Οι τρεις κινητήρες DC και τα κυκλώματα ελέγχου, τα ρελέ και οι ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες συνδέονται στη γείωση του διαύλου ισχύος. Το πιο ευαίσθητο κύκλωμα ελέγχου κινητήρα του άξονα μετάδοσης κίνησης συνδέεται πιο κοντά στο σημείο αναφοράς γείωσης. Ο δίαυλος γείωσης του πλαισίου χρησιμοποιείται για τη σύνδεση του πλαισίου και του περιβλήματος. Οι δίαυλοι σήματος, ισχύος και γείωσης του πλαισίου συνδέονται μεταξύ τους σε ένα σημείο στο δευτερεύον τροφοδοτικό. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι είναι σκόπιμο να συντάσσονται δομικά διαγράμματα καλωδίωσης κατά το σχεδιασμό ΑΠΕ.

Η θωράκιση των μαγνητικών πεδίων μπορεί να γίνει με δύο τρόπους:

Θωράκιση με χρήση σιδηρομαγνητικών υλικών.

Θωράκιση με χρήση δινορρευμάτων.

Η πρώτη μέθοδος χρησιμοποιείται συνήθως όταν θωρακίζονται σταθερά MF και πεδία χαμηλής συχνότητας. Η δεύτερη μέθοδος παρέχει σημαντική αποτελεσματικότητα στη θωράκιση των MP υψηλής συχνότητας. Λόγω του επιφανειακού φαινομένου, η πυκνότητα των δινορευμάτων και η ένταση του εναλλασσόμενου μαγνητικού πεδίου καθώς προχωρούν βαθύτερα στο μέταλλο πέφτουν σύμφωνα με έναν εκθετικό νόμο:

Ένα μέτρο της μείωσης του πεδίου και του ρεύματος, το οποίο ονομάζεται ισοδύναμο βάθος διείσδυσης.

Όσο μικρότερο είναι το βάθος διείσδυσης, τόσο μεγαλύτερο είναι το ρεύμα που ρέει στα επιφανειακά στρώματα της οθόνης, τόσο μεγαλύτερο είναι το αντίστροφο MF που δημιουργείται από αυτό, το οποίο εκτοπίζει το εξωτερικό πεδίο της πηγής παρεμβολής από τον χώρο που καταλαμβάνει η οθόνη. Εάν η οθόνη είναι κατασκευασμένη από μη μαγνητικό υλικό, τότε το φαινόμενο θωράκισης θα εξαρτηθεί μόνο από την αγωγιμότητα του υλικού και τη συχνότητα του πεδίου θωράκισης. Εάν η οθόνη είναι κατασκευασμένη από σιδηρομαγνητικό υλικό, τότε, αν είναι ίσα τα άλλα πράγματα, θα προκληθεί ένα μεγάλο e σε αυτό από το εξωτερικό πεδίο. δ.σ. λόγω της μεγαλύτερης συγκέντρωσης γραμμών μαγνητικού πεδίου. Με την ίδια ειδική αγωγιμότητα του υλικού, τα δινορεύματα θα αυξηθούν, γεγονός που θα οδηγήσει σε μικρότερο βάθος διείσδυσης και σε καλύτερη επίδραση θωράκισης.

Όταν επιλέγετε το πάχος και το υλικό της οθόνης, δεν πρέπει να προχωράτε από τις ηλεκτρικές ιδιότητες του υλικού, αλλά να λαμβάνετε υπόψη τις μηχανικές αντοχές, το βάρος, την ακαμψία, την αντοχή στη διάβρωση, την ευκολία σύνδεσης μεμονωμένων μερών και την πραγματοποίηση επαφών μετάβασης μεταξύ τους. με χαμηλή αντίσταση, ευκολία συγκόλλησης, συγκόλλησης κ.λπ.

Από τα δεδομένα του πίνακα είναι σαφές ότι για συχνότητες άνω των 10 MHz, οι μεμβράνες χαλκού και, ειδικότερα, ασημιού με πάχος περίπου 0,1 mm παρέχουν σημαντικό εφέ θωράκισης. Επομένως, σε συχνότητες άνω των 10 MHz, είναι αρκετά αποδεκτό να χρησιμοποιείτε οθόνες από φύλλο getinax ή fiberglass. Στις υψηλές συχνότητες, ο χάλυβας παρέχει μεγαλύτερη προστασία από τα μη μαγνητικά μέταλλα. Ωστόσο, αξίζει να ληφθεί υπόψη ότι τέτοιες οθόνες μπορούν να εισάγουν σημαντικές απώλειες στα θωρακισμένα κυκλώματα λόγω της υψηλής ειδικής αντίστασης και του φαινομένου της υστέρησης. Επομένως, τέτοιες οθόνες ισχύουν μόνο σε περιπτώσεις όπου οι απώλειες εισαγωγής μπορούν να αγνοηθούν. Επίσης, για μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα θωράκισης, η οθόνη πρέπει να έχει μικρότερη μαγνητική αντίσταση από τον αέρα, τότε οι γραμμές μαγνητικού πεδίου τείνουν να περνούν κατά μήκος των τοιχωμάτων της οθόνης και να διεισδύουν λιγότερο στον χώρο έξω από την οθόνη. Μια τέτοια οθόνη είναι εξίσου κατάλληλη για προστασία από την επίδραση ενός μαγνητικού πεδίου και για προστασία του εξωτερικού χώρου από την επίδραση ενός μαγνητικού πεδίου που δημιουργείται από μια πηγή μέσα στην οθόνη.

Υπάρχουν πολλές ποιότητες χάλυβα και μόνιμου κράματος με διαφορετικές τιμές μαγνητικής διαπερατότητας, επομένως το βάθος διείσδυσης πρέπει να υπολογίζεται για κάθε υλικό. Ο υπολογισμός γίνεται χρησιμοποιώντας την κατά προσέγγιση εξίσωση:

1) Προστασία από εξωτερικό μαγνητικό πεδίο

Οι γραμμές μαγνητικής δύναμης του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου (οι γραμμές επαγωγής του μαγνητικού πεδίου παρεμβολής) θα διέρχονται κυρίως από το πάχος των τοιχωμάτων της οθόνης, η οποία έχει χαμηλή μαγνητική αντίσταση σε σύγκριση με την αντίσταση του χώρου μέσα στην οθόνη. Ως αποτέλεσμα, το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο παρεμβολής δεν θα επηρεάσει τον τρόπο λειτουργίας του ηλεκτρικού κυκλώματος.

2) Θωράκιση του δικού σας μαγνητικού πεδίου

Αυτή η θωράκιση χρησιμοποιείται εάν ο στόχος είναι η προστασία των εξωτερικών ηλεκτρικών κυκλωμάτων από τις επιπτώσεις του μαγνητικού πεδίου που δημιουργείται από το ρεύμα του πηνίου. Η επαγωγή L, δηλαδή όταν είναι απαραίτητο να εντοπιστεί πρακτικά η παρεμβολή που δημιουργείται από την επαγωγή L, τότε αυτό το πρόβλημα επιλύεται χρησιμοποιώντας μια μαγνητική οθόνη, όπως φαίνεται σχηματικά στο σχήμα. Εδώ, σχεδόν όλες οι γραμμές πεδίου του πηνίου επαγωγής θα κλείσουν μέσω του πάχους των τοιχωμάτων της οθόνης, χωρίς να υπερβαίνουν τα όριά τους λόγω του γεγονότος ότι η μαγνητική αντίσταση της οθόνης είναι πολύ μικρότερη από την αντίσταση του περιβάλλοντος χώρου.

3) Διπλή οθόνη

Σε μια διπλή μαγνητική οθόνη, μπορεί κανείς να φανταστεί ότι μέρος των μαγνητικών γραμμών δύναμης που εκτείνονται πέρα ​​από το πάχος των τοιχωμάτων μιας οθόνης θα κλείσει μέσω του πάχους των τοιχωμάτων της δεύτερης οθόνης. Με τον ίδιο τρόπο, μπορεί κανείς να φανταστεί τη δράση μιας διπλής μαγνητικής οθόνης κατά τον εντοπισμό της μαγνητικής παρεμβολής που δημιουργείται από ένα στοιχείο ενός ηλεκτρικού κυκλώματος που βρίσκεται μέσα στην πρώτη (εσωτερική) οθόνη: το μεγαλύτερο μέρος των γραμμών μαγνητικού πεδίου (μαγνητικές γραμμές σκέδασης) θα κλείσει μέσα από τα τοιχώματα της εξωτερικής οθόνης. Φυσικά, στις διπλές σίτες πρέπει να επιλέγονται ορθολογικά τα πάχη των τοίχων και η μεταξύ τους απόσταση.

Ο συνολικός συντελεστής θωράκισης φτάνει στο μέγιστο του μέγεθος σε περιπτώσεις όπου το πάχος των τοίχων και το διάκενο μεταξύ των οθονών αυξάνεται ανάλογα με την απόσταση από το κέντρο της οθόνης και η τιμή του διακένου είναι ο γεωμετρικός μέσος όρος του πάχους των τοιχωμάτων του τις διπλανές οθόνες. Στην περίπτωση αυτή, ο συντελεστής θωράκισης είναι:

L = 20 lg (H/Ne)

Η κατασκευή διπλών οθονών σύμφωνα με αυτή τη σύσταση είναι πρακτικά δύσκολη για τεχνολογικούς λόγους. Είναι πολύ πιο σκόπιμο να επιλέξετε μια απόσταση μεταξύ των κελυφών δίπλα στο διάκενο αέρα των οθονών που είναι μεγαλύτερη από το πάχος της πρώτης οθόνης, περίπου ίση με την απόσταση μεταξύ της στοίβας της πρώτης οθόνης και της άκρης του θωρακισμένου κυκλώματος στοιχείο (για παράδειγμα, ένα πηνίο επαγωγής). Η επιλογή του ενός ή του άλλου πάχους των τοιχωμάτων της μαγνητικής ασπίδας δεν μπορεί να γίνει ξεκάθαρη. Καθορίζεται το ορθολογικό πάχος τοιχώματος. υλικό οθόνης, συχνότητα παρεμβολών και καθορισμένος συντελεστής θωράκισης. Είναι χρήσιμο να λάβετε υπόψη τα ακόλουθα.

1. Καθώς αυξάνεται η συχνότητα παρεμβολής (η συχνότητα του εναλλασσόμενου μαγνητικού πεδίου παρεμβολής), η μαγνητική διαπερατότητα των υλικών μειώνεται και προκαλεί μείωση των ιδιοτήτων θωράκισης αυτών των υλικών, καθώς καθώς μειώνεται η μαγνητική διαπερατότητα, η αντίσταση στη μαγνητική ροή που παρέχεται από την οθόνη αυξάνεται. Κατά κανόνα, η μείωση της μαγνητικής διαπερατότητας με την αυξανόμενη συχνότητα είναι πιο έντονη για εκείνα τα μαγνητικά υλικά που έχουν την υψηλότερη αρχική μαγνητική διαπερατότητα. Για παράδειγμα, το φύλλο ηλεκτρικού χάλυβα με χαμηλή αρχική μαγνητική διαπερατότητα αλλάζει την τιμή του jx λίγο με την αύξηση της συχνότητας και το permalloy, το οποίο έχει μεγάλες αρχικές τιμές μαγνητικής διαπερατότητας, είναι πολύ ευαίσθητο στην αύξηση της συχνότητας του μαγνητικού πεδίου. Η μαγνητική του διαπερατότητα πέφτει απότομα με τη συχνότητα.

2. Σε μαγνητικά υλικά που εκτίθενται σε παρεμβολές μαγνητικού πεδίου υψηλής συχνότητας, το επιφανειακό φαινόμενο εκδηλώνεται αισθητά, δηλ. η μετατόπιση της μαγνητικής ροής στην επιφάνεια των τοιχωμάτων της οθόνης, προκαλώντας αύξηση της μαγνητικής αντίστασης της οθόνης. Κάτω από τέτοιες συνθήκες φαίνεται σχεδόν άχρηστο να αυξηθεί το πάχος των τοιχωμάτων της οθόνης πέρα ​​από αυτά που καταλαμβάνει η μαγνητική ροή σε μια δεδομένη συχνότητα. Αυτό το συμπέρασμα είναι λανθασμένο, επειδή η αύξηση του πάχους του τοιχώματος οδηγεί σε μείωση της μαγνητικής αντίστασης της οθόνης ακόμη και με την παρουσία επιφανειακού φαινομένου. Σε αυτή την περίπτωση, θα πρέπει να λαμβάνεται ταυτόχρονα υπόψη η μεταβολή της μαγνητικής διαπερατότητας. Δεδομένου ότι το φαινόμενο του επιφανειακού φαινομένου σε μαγνητικά υλικά συνήθως αρχίζει να επηρεάζεται πιο αισθητά από τη μείωση της μαγνητικής διαπερατότητας στην περιοχή χαμηλής συχνότητας, η επίδραση και των δύο παραγόντων στην επιλογή του πάχους του τοιχώματος της οθόνης θα είναι διαφορετική σε διαφορετικές περιοχές συχνοτήτων. μαγνητική παρεμβολή. Κατά κανόνα, η μείωση των ιδιοτήτων θωράκισης με αυξανόμενη συχνότητα παρεμβολής είναι πιο έντονη σε οθόνες κατασκευασμένες από υλικά με υψηλή αρχική μαγνητική διαπερατότητα. Τα προαναφερθέντα χαρακτηριστικά των μαγνητικών υλικών παρέχουν τη βάση για συστάσεις σχετικά με την επιλογή των υλικών και το πάχος τοιχώματος των μαγνητικών οθονών. Αυτές οι συστάσεις μπορούν να συνοψιστούν ως εξής:

Α) Οθόνες κατασκευασμένες από συνηθισμένο ηλεκτρικό χάλυβα (μετασχηματιστή), που έχουν χαμηλή αρχική μαγνητική διαπερατότητα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν εάν είναι απαραίτητο για την εξασφάλιση χαμηλών συντελεστών θωράκισης (Ke 10). Τέτοιες οθόνες παρέχουν σχεδόν σταθερό συντελεστή θωράκισης σε μια αρκετά ευρεία ζώνη συχνοτήτων, έως αρκετές δεκάδες kilohertz. το πάχος τέτοιων οθονών εξαρτάται από τη συχνότητα των παρεμβολών και όσο χαμηλότερη είναι η συχνότητα, τόσο μεγαλύτερο είναι το πάχος της οθόνης που απαιτείται. για παράδειγμα, με συχνότητα μαγνητικού πεδίου παρεμβολής 50-100 Hz, το πάχος των τοιχωμάτων της οθόνης πρέπει να είναι περίπου 2 mm. εάν απαιτείται αύξηση του συντελεστή θωράκισης ή μεγαλύτερο πάχος οθόνης, τότε συνιστάται η χρήση πολλών στρώσεων θωράκισης (διπλές ή τριπλές σήτες) μικρότερου πάχους.

ΣΙ) Συνιστάται η χρήση οθονών κατασκευασμένων από μαγνητικά υλικά με υψηλή αρχική διαπερατότητα (για παράδειγμα, permalloy) εάν είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί ένας μεγάλος συντελεστής θωράκισης (Ke > 10) σε μια σχετικά στενή ζώνη συχνοτήτων και δεν συνιστάται η επιλογή του πάχος κάθε κελύφους της μαγνητικής οθόνης μεγαλύτερο από 0,3-0,4 mm. η επίδραση θωράκισης τέτοιων οθονών αρχίζει να μειώνεται αισθητά σε συχνότητες πάνω από αρκετές εκατοντάδες ή χιλιάδες Hertz, ανάλογα με την αρχική διαπερατότητα αυτών των υλικών.

Όλα όσα αναφέρθηκαν παραπάνω για τις μαγνητικές ασπίδες ισχύουν για τα ασθενή μαγνητικά πεδία παρεμβολής. Εάν η οθόνη βρίσκεται κοντά σε ισχυρές πηγές παρεμβολών και προκύπτουν μαγνητικές ροές με υψηλή μαγνητική επαγωγή, τότε, όπως είναι γνωστό, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η αλλαγή στη μαγνητική δυναμική διαπερατότητα ανάλογα με την επαγωγή. Είναι επίσης απαραίτητο να ληφθούν υπόψη οι απώλειες στο πάχος της οθόνης. Στην πράξη, τόσο ισχυρές πηγές πεδίων μαγνητικών παρεμβολών, στις οποίες θα πρέπει να ληφθεί υπόψη η επίδρασή τους στις οθόνες, δεν συναντώνται, με εξαίρεση ορισμένες ειδικές περιπτώσεις που δεν προβλέπουν ραδιοερασιτεχνική πρακτική και κανονικές συνθήκες λειτουργίας για ευρέως χρησιμοποιημένες συσκευές ραδιοφώνου.

Δοκιμή

1. Όταν χρησιμοποιείτε μαγνητική θωράκιση, η οθόνη πρέπει:
1) Έχουν μικρότερη μαγνητική αντίσταση από τον αέρα
2) έχουν μαγνητική αντίσταση ίση με τον αέρα
3) έχουν μεγαλύτερη μαγνητική αντίσταση από τον αέρα

2. Κατά τη θωράκιση του μαγνητικού πεδίου Γείωση της θωράκισης:
1) Δεν επηρεάζει την αποτελεσματικότητα της θωράκισης
2) Αυξάνει την απόδοση της μαγνητικής θωράκισης
3) Μειώνει την αποτελεσματικότητα της μαγνητικής θωράκισης

3. Σε χαμηλές συχνότητες (<100кГц) эффективность магнитного экранирования зависит от:
α) Πάχος οθόνης, β) Μαγνητική διαπερατότητα του υλικού, γ) Απόσταση μεταξύ της οθόνης και άλλων μαγνητικών κυκλωμάτων.
1) Μόνο τα α και β είναι σωστά
2) Μόνο τα b και c είναι αληθή
3) Μόνο τα α και γ είναι αληθή
4) Όλες οι επιλογές είναι σωστές

4. Μαγνητική θωράκιση σε χαμηλές συχνότητες χρήσεις:
1) Χαλκός
2) Αλουμίνιο
3) Permalloy.

5. Μαγνητική θωράκιση σε υψηλές συχνότητες χρήσεις:
1) Σίδερο
2) Permalloy
3) Χαλκός

6. Σε υψηλές συχνότητες (>100 kHz), η αποτελεσματικότητα της μαγνητικής θωράκισης δεν εξαρτάται από:
1) Πάχος οθόνης

2) Μαγνητική διαπερατότητα του υλικού
3) Αποστάσεις μεταξύ της οθόνης και άλλων μαγνητικών κυκλωμάτων.

Χρησιμοποιημένη βιβλιογραφία:

2. Semenenko, V. A. Information Security / V. A. Semenenko - Μόσχα, 2008.

3. Yarochkin, V. I. Ασφάλεια πληροφοριών / V. I. Yarochkin - Μόσχα, 2000.

4. Demirchan, K. S. Theoretical Foundations of Electrical Engineering, τόμος III / K. S. Demirchan S.-P, 2003.

Ο ιστότοπος του ηλεκτρονικού καταστήματος πουλά μαγνήτες νεοδυμίου, η συγκολλητική δύναμη των οποίων είναι δέκα φορές μεγαλύτερη από τους αντίστοιχους φερρίτη. Υπάρχουν καθολικά προϊόντα όπως δίσκοι, ορθογώνια, ράβδοι, δαχτυλίδια. Και στοχευμένα: μηχανές αναζήτησης, βάσεις, βάσεις αυτοκινήτου και άλλα. Όλα τα προϊόντα, ενώ είναι σχετικά μικρά σε μέγεθος, είναι πολύ ισχυρά. Θα ήθελα να μάθω τι είδους πεδίο δημιουργούν αυτοί οι ισχυροί μαγνήτες νεοδυμίου και από πού προέρχεται;

Μαγνητική επιδεκτικότητα

Για να καταλάβετε γιατί ένας τόσο ισχυρός μαγνήτης νεοδυμίου και από πού προέρχεται το μαγνητικό του πεδίο, πρέπει να κατανοήσετε (χωρίς να εμβαθύνετε σε πολύπλοκους τύπους και γραφήματα) τουλάχιστον τις βασικές φυσικές έννοιες της μόνιμης μαγνήτισης.

Ας ξεκινήσουμε με τη μαγνητική επιδεκτικότητα. Αυτό είναι το όνομα μιας αδιάστατης ποσότητας (που συμβολίζεται c), η οποία χαρακτηρίζει την ικανότητα μιας ουσίας να μαγνητίζεται αφού βρεθεί σε πεδίο δύναμης. (Παρεμπιπτόντως, το μαγνητικό πεδίο ενός μαγνήτη νεοδυμίου είναι τέτοιο που ο ίδιος μπορεί να μαγνητίσει προϊόντα που παράγονται από άλλα κράματα).

Μαγνήτιση

Αριθμητικά, η μαγνητική επιδεκτικότητα είναι ίση με τη μαγνήτιση μιας ουσίας σε μονάδα έντασης πεδίου. Η μαγνήτιση (που συμβολίζεται με J) χαρακτηρίζει τη μαγνητική κατάσταση ενός συγκεκριμένου φυσικού σώματος. Αν τοποθετηθεί σε πεδίο δύναμης, τότε θα λάβει μια ορισμένη μαγνητική ροπή M. Σε αυτή την περίπτωση, η μαγνήτισή του θα είναι ίση με τη μαγνητική ροπή μονάδας όγκου V. Εάν το σώμα είναι ομοιόμορφα μαγνητισμένο, τότε J = M/ V. Η μαγνήτιση είναι ευθέως ανάλογη με την ισχύ του πεδίου δύναμης που την προκάλεσε. Σε ένα στάδιο της παραγωγής των προϊόντων NdFeB, τοποθετούνται σε ένα πολύ ισχυρό πεδίο δύναμης, το οποίο δίνει μεγαλύτερη μαγνήτιση. Επομένως, ο μαγνήτης νεοδυμίου έχει απλά τεράστια πρόσφυση.

Μαγνητική στιγμή

Η μαγνητική ροπή είναι ένα διανυσματικό χαρακτηριστικό μιας ουσίας που είναι πηγή μαγνητικού πεδίου. (Εάν, για παράδειγμα, μια ράβδος σιδήρου εισέλθει σε ένα πεδίο δύναμης και μαγνητιστεί, τότε η ίδια θα γίνει πηγή μαγνητισμού). Δημιουργείται από τις μαγνητικές ροπές στοιχειωδών σωματιδίων (άτομα), τα οποία έχουν διατεταγμένο προσανατολισμό στο χώρο και επομένως αθροίζονται. Η ισχύς ενός μαγνήτη νεοδυμίου είναι μεγάλη, εν μέρει επειδή έχει σημαντική μαγνητική ροπή.

Ισχύς μαγνητικού πεδίου

Η ισχύς του μαγνητικού πεδίου είναι μια διανυσματική ποσότητα (που συμβολίζεται ως Η) που χαρακτηρίζει ποσοτικά το πεδίο δύναμης ενός μαγνήτη. Στο κενό, είναι ίσο με τη μαγνητική επαγωγή B. Εάν η ουσία που δημιουργεί το πεδίο δύναμης βρίσκεται σε οποιοδήποτε μέσο που έχει τη δική του τιμή μαγνήτισης J, τότε το H θα είναι μικρότερο από το B κατά την ποσότητα J. Στο σύστημα SI, H μετριέται σε αμπέρ ανά μέτρο ( A/m). Η ένταση πεδίου ενός μαγνήτη νεοδυμίου είναι πολύ υψηλή.

Μαγνητική επαγωγή

Η τιμή της υπολειπόμενης μαγνητικής επαγωγής (που ορίζεται B r) σας επιτρέπει να κατανοήσετε πόσο πυκνή είναι η ροή ισχύος ή πόσο ισχυρό το μαγνητικό πεδίο παράγεται από έναν δεδομένο μαγνήτη σε ένα κλειστό σύστημα. Η μαγνητική επαγωγή (ονομασία Β) είναι η ένδειξη ενός γκοσόμετρου που λαμβάνεται με τη μέτρηση της ισχύος του πεδίου δύναμης στην επιφάνεια ενός συγκεκριμένου μαγνήτη. Και οι δύο ποσότητες εκφράζονται σε Tesla ή Gauss (1 Tesla = 10.000 Gauss). Δεδομένου ότι η μαγνήτιση ενός μαγνήτη νεοδυμίου είναι σημαντική, η μαγνητική του επαγωγή είναι επίσης υψηλή, από 1,0 σε 1,4 Tesla. Για σύγκριση, οι φερρίτες έχουν από 0,1 έως 0,4 Τ.

Η ογκομετρική μαγνητική επιδεκτικότητα οποιασδήποτε ουσίας είναι αριθμητικά ίση με τη μαγνήτιση του μοναδιαίου όγκου της διαιρούμενη με την ισχύ του πεδίου μαγνητιστικής δύναμης: c = J/H. Τα παραμαγνητικά υλικά έχουν θετική μαγνητική επιδεκτικότητα επειδή η κατεύθυνση του πεδίου του μοριακού ρεύματος συμπίπτει με την κατεύθυνση του πεδίου εξωτερικής δύναμης. (Για τα διαμαγνητικά υλικά είναι το αντίστροφο).

Μαγνητισμός παραμαγνητικών υλικών

Ένας μαγνήτης νεοδυμίου, του οποίου η συγκολλητική δύναμη είναι τόσο ισχυρή, είναι παραμαγνητικός. Έχει θετική μαγνητική επιδεκτικότητα. Στην κανονική του κατάσταση δεν έχει αξιοσημείωτες μαγνητικές ιδιότητες. Ο λόγος είναι αυτός. Σε αυτό, όπως και σε άλλα παραμαγνητικά υλικά, οι μαγνητικές ροπές αντισταθμίζονται επειδή δεν υπάρχει διατεταγμένη διάταξη στοιχειωδών σωματιδίων. Δηλαδή, στην περίπτωση που δεν υπάρχει εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, κάθε άτομο νεοδυμίου εξακολουθεί να έχει κάποιο είδος «μικροσκοπικής» μαγνητικής ροπής. Αλλά το νεοδύμιο δεν έχει την ίδια δομή που είναι εγγενής στους σιδηρομαγνήτες. Επομένως, τα άτομα είναι τυχαία προσανατολισμένα, οι μαγνητικές ροπές κατευθύνονται σε διαφορετικές κατευθύνσεις. Η διανυσματική προσθήκη των αριθμητικών τους τιμών καταλήγει σε μηδέν, πράγμα που σημαίνει ότι η μαγνήτιση ολόκληρου του πλινθώματος είναι επίσης μηδενική. Πώς γίνεται οι μαγνήτες νεοδυμίου να έχουν τόσο ισχυρή ελκτική δύναμη;

Όλα είναι πολύ απλά. Όταν ένα παραμαγνητικό υλικό εισέρχεται σε ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, τα άτομα του στρέφονται (προσανατολίζονται) προς μία κατεύθυνση. Μετά από αυτό, η διανυσματική πρόσθεση μοναδιαίων ροπών δεν θα είναι πλέον ίση με το μηδέν. Ως αποτέλεσμα, το νεοδύμιο λαμβάνει μια συνολική μαγνητική ροπή J. Είναι ευθέως ανάλογη με την ένταση του εξωτερικού πεδίου H και κατευθύνεται κατά μήκος αυτού του πεδίου. Κατά την κατασκευή ενός μαγνήτη νεοδυμίου, δημιουργείται ένα μαγνητικό πεδίο για τη μαγνήτισή του με επαγωγή περίπου 3 - 4 Tesla.

Υπάρχει ένα σημαντικό σημείο που είναι χρήσιμο να γνωρίζουν όσοι ενδιαφέρονται για τις ιδιότητες του NdFeB. Η μαγνητική διάταξη των ατόμων εξουδετερώνεται από τη θερμική ενέργεια της ουσίας. Παρά το γεγονός ότι οι μαγνήτες νεοδυμίου αναπτύσσουν μια πολύ μεγάλη δύναμη, η παραμαγνητική ευαισθησία του κύριου στοιχείου Nd εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη θερμοκρασία. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το κράμα NdFeB δεν μπορεί να θερμανθεί στους + 80 βαθμούς C ή υψηλότερο - τα άτομα θα χάσουν τον προσανατολισμό τους και το διανυσματικό άθροισμα των μαγνητικών ροπών τους θα γίνει ξανά μηδέν.

Αυτή είναι η εξήγηση του γιατί οι μαγνήτες νεοδυμίου έχουν ελκτική δύναμη καθόλου, και μάλιστα τόσο μεγάλη. Τα δύο κύρια σημεία είναι ότι το Nd είναι παραμαγνητικό και δημιουργείται ένα μεγάλο πεδίο δύναμης για να το μαγνητίσει. Αυτή είναι, φυσικά, μια απλοποιημένη άποψη. Για να καταλάβετε γιατί ένας μαγνήτης νεοδυμίου είναι ενισχυμένος με σίδηρο και βόριο, πρέπει να μάθετε την κβαντική φυσική.

Με την αγορά και τη χρήση μαγνητών νεοδυμίου, επιβεβαιώνετε ότι έχετε διαβάσει και κατανοήσει προσεκτικά όλες τις παρακάτω προειδοποιήσεις!!!

Απορρίπτουμε κάθε ευθύνη για ζημιές που προκαλούνται από ακατάλληλη χρήση μαγνητών νεοδυμίου Εάν δώσετε μαγνήτες νεοδυμίου σε τρίτους, εξηγήστε τους πιθανούς κινδύνους κατά το χειρισμό τους.

Κανόνες ασφαλείας
όταν χειρίζεστε μαγνήτες νεοδυμίου.

Τι μπορεί και τι δεν μπορεί να γίνει με μαγνήτες νεοδυμίου;

Εργαζόμαστε με μαγνήτες βαρέως τύπου κάθε μέρα. Γνωρίζουμε ότι αυτό είναι ένα ποιοτικό προϊόν. Αυτό σημαίνει ότι οι μαγνήτες μας είναι πολύ ισχυροί! Και έχουμε κάτι να σας προειδοποιήσουμε, διαβάστε προσεκτικά αυτούς τους κανόνες και τις συστάσεις. Αυτό θα σας βοηθήσει να διατηρήσετε ανέπαφα τους μαγνήτες, τα δάχτυλά σας και πιθανώς τη ζωή και την υγεία των αγαπημένων σας.

ΠΡΟΣΟΧΗ!
ΚΥΡΙΑ ΠΡΟΕΙΔΟΠΟΙΗΣΗ: ΜΗΝ ΔΙΝΕΤΕ ΑΥΤΑ ΣΕ ΜΙΚΡΑ ΠΑΙΔΙΑ!
ΑΥΤΟ ΔΕΝ ΕΙΝΑΙ ΠΑΙΧΝΙΔΙ!

Οι μικροί μαγνήτες δεν είναι λιγότερο επικίνδυνοι από τους μεγάλους. Εάν ένα παιδί καταπιεί κατά λάθος έναν τέτοιο μαγνήτη, αυτό είναι ήδη μια καταστροφή. Πρώτον, αν και όλοι οι μαγνήτες νεοδυμίου καλύπτονται με ανθεκτική προστατευτική επίστρωση, υπάρχει κίνδυνος σοβαρής δηλητηρίασης εάν η επίστρωση καταστραφεί ως αποτέλεσμα κρούσεων ή για τεχνολογικούς λόγους. Δεύτερον, αν ένα παιδί καταπιεί δύο τέτοιους μαγνήτες, μπορεί να «κολλήσουν μαζί», καταλήγοντας σε παρακείμενα τμήματα του εντέρου. Και αυτό απειλεί ήδη την περιτονίτιδα (διάτρηση του εντερικού τοιχώματος). Κάθε πολιτισμένος άνθρωπος έχει ακούσει για τις συνέπειες της περιτονίτιδας. Σε αυτή την περίπτωση, θα απαιτηθεί επείγουσα χειρουργική επέμβαση και η εκτέλεσή της θα είναι εξαιρετικά δύσκολη επειδή οι μαγνήτες μπορούν να έλκονται ή να προσελκύουν χειρουργικά εργαλεία.

Όσο για μεγάλους μαγνήτες νεοδυμίου, ειδικά μην τους δίνετε σε παιδιά! Θρυμματισμένα κόκκαλα δακτύλων, θραύσματα μαγνητών σκορπισμένα από την πρόσκρουση, κατεστραμμένες τηλεοράσεις, υπολογιστές, μέσα αποθήκευσης... Αυτή η λίστα μπορεί να συνεχιστεί για πολύ καιρό, αλλά μόνο το πρώτο σημείο αρκεί. Το να τα δίνετε στα παιδιά είναι σαν να αφήνετε ένα παιδί να παίζει με αλυσοπρίονο ή κάτι παρόμοιο.

Έτσι, επαναλαμβάνουμε ξανά: οι υπερμαγνήτες είναι μόνο για ενήλικες!

Τώρα πληροφορίες για ενήλικες:

ΚΑΤΑ ΤΟ ΧΕΙΡΙΣΜΟ ΥΠΕΡΜΑΓΝΗΤΩΝ ΝΕΟΔΥΜΙΟΥ

ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΕΙΤΕ ΠΡΟΣΟΧΗ!

Αυτοί οι μαγνήτες είναι τόσο ισχυροί που μπορούν εύκολα να σας τραυματίσουν!

Πολλοί από τους μαγνήτες έχουν ελκτική δύναμη δεκάδων, ακόμη και εκατοντάδων κιλών, με μέγεθος όχι περισσότερο από μια γροθιά! Οι μικρές διαστάσεις τέτοιων μαγνητών δημιουργούν μια παραπλανητική εντύπωση της αδυναμίας τους. Φανταστείτε όμως τι θα συμβεί αν τα δάχτυλά σας βρεθούν ανάμεσα σε δύο μεταλλικούς κύβους που συμπιέζονται με δύναμη 400 κιλών!; Για παράδειγμα, ένα ξύλινο μολύβι μετατρέπεται σε ένα λεπτό «κέικ»! Είναι επίσης πολύ δυσάρεστο εάν ένας τέτοιος μαγνήτης έλκεται από το σώμα του αυτοκινήτου σας ή, ακόμη χειρότερα, από τον τοίχο ενός διερχόμενου τρένου του μετρό.

Επομένως, ακολουθήστε προσεκτικά τις προφυλάξεις ασφαλείας, ειδικά με μεγάλους (πάνω από 5 εκατοστά σε οποιοδήποτε μέγεθος) μαγνήτες νεοδυμίου.

Πριν κολλήσετε έναν τέτοιο μαγνήτη σε ένα τεράστιο σιδερένιο αντικείμενο, σκεφτείτε: θα είστε αρκετά δυνατοί για να τον σκίσετε αργότερα;

Εάν πρέπει να αποσυνδέσετε τέτοιους μαγνήτες νεοδυμίου βαρέως τύπου, μην προσπαθήσετε να τους σκίσετε. Είναι απίθανο να μπορέσετε να αναπτύξετε δύναμη μεγαλύτερη από 30 κιλά, προσπαθώντας να κρατήσετε στα δάχτυλά σας έναν λείο μαγνήτη μεγέθους κύβου ζάχαρης. Ακόμα κι αν καταφέρετε να τα απομακρύνετε λίγο, υπάρχει ο κίνδυνος να ξεφύγει το ένα από τα χέρια σας και να έλκεται αμέσως ξανά από το άλλο. Αυτό μπορεί να βλάψει τόσο τα δάχτυλά σας όσο και τους ίδιους τους μαγνήτες.

Ο ασφαλέστερος τρόπος για να διαχωρίσετε τους μαγνήτες είναι να τους τοποθετήσετε στην άκρη ενός στιβαρού (μη μαγνητικού) τραπεζιού, έτσι ώστε η γραμμή σύνδεσης να βρίσκεται ακριβώς κατά μήκος της άκρης του τραπεζιού. Και εφαρμόζοντας κάθετη δύναμη, μετακινήστε τον μαγνήτη που προεξέχει πέρα ​​από την άκρη και μετακινήστε τον αμέσως στο πλάι - κάτω από το τραπέζι ή ακόμα και ρίξτε τον στο πάτωμα (αν το πάτωμα δεν είναι σιδερένιο και όχι πολύ σκληρό). Έτσι, είναι δυνατό να διαχωριστούν ακόμη και μαγνήτες με ελκτική δύναμη έως και 100 kg. Οι πιο ισχυροί μαγνήτες μπορεί να απαιτούν ακόμη και ειδικό εξοπλισμό για να διαχωριστούν.

Κίνδυνος έκθεσης σε ισχυρά μαγνητικά πεδία σε αντικείμενα και συσκευές

Το μαγνητικό πεδίο ενός μαγνήτη νεοδυμίου εκτείνεται πολύ περισσότερο στο διάστημα από το πεδίο των συμβατικών μαγνητών, είναι τόσο ισχυρό που, εάν γίνει λάθος, μπορεί να επηρεάσει τη λειτουργία των ηλεκτρονικών συσκευών, να διαταράξει τη λειτουργία των πυξίδων σε μεγάλη απόσταση, να παραμορφώσει τις εικόνες. σε οθόνες τηλεόρασης και υπολογιστών και προσελκύετε άμεσα άλλους μαγνήτες και μεταλλικά αντικείμενα (συμπεριλαμβανομένων μαχαιριών, κατσαβιδιών, βελόνων) σε μεγάλη απόσταση - να είστε προσεκτικοί! Ένα μαχαίρι από το τραπέζι, που έλκεται από έναν μαγνήτη και πετάει μισό μέτρο στον αέρα στον μαγνήτη στο χέρι σας είναι μια πολύ σοβαρή απειλή! Ειδικά αν στέκεσαι με τέτοιο τρόπο ώστε η γραμμή πτήσης να περνάει από το σώμα σου, για παράδειγμα, κρατάς ένα μαγνήτη στο χέρι σου και γυρνάς την πλάτη σου σε ένα μαχαίρι, κατσαβίδι, καρφί κ.λπ. που βρίσκεται στο τραπέζι.

Μην χτυπάτε, μην ζεσταίνετε!

Είναι επίσης σημαντικό να γνωρίζετε ότι οι μαγνήτες νεοδυμίου μπορούν να σπάσουν από μια ισχυρή πρόσκρουση (για παράδειγμα, εάν τους επιτραπεί να έλκονται ανεξέλεγκτα μεταξύ τους από μεγάλη απόσταση Μην επιχειρήσετε ποτέ να επεξεργαστείτε μαγνήτες νεοδυμίου (διάτρηση, λείανση, περιστροφή, κ.λπ.) κατά την οποία ο μαγνήτης μπορεί να θερμανθεί σε υψηλή θερμοκρασία! Όταν θερμαίνονται πάνω από 80 βαθμούς Κελσίου, οι μαγνήτες νεοδυμίου αρχίζουν να χάνουν μη αναστρέψιμα τις μαγνητικές τους ιδιότητες. Και όταν θερμαίνονται σε υψηλότερες θερμοκρασίες, μπορούν να αναφλεγούν και να απελευθερώσουν τοξικό καπνό.

Βιολογικές επιδράσεις ενός ισχυρού μαγνητικού πεδίου

Αν και σήμερα γράφονται πολλά για τη μαγνητική θεραπεία, τις ευεργετικές επιδράσεις των μαγνητικών πεδίων στις βιοχημικές διεργασίες στο ανθρώπινο σώμα, θέλουμε να προειδοποιήσουμε για μη ελεγχόμενα πειράματα στον εαυτό μας και στους άλλους. Οι συνέπειες της έκθεσης σε ένα εξαιρετικά ισχυρό μαγνητικό πεδίο δεν έχουν ακόμη μελετηθεί επαρκώς. Επομένως, προσπαθήστε να μην μένετε πολύ κοντά σε ιδιαίτερα ισχυρούς μαγνήτες και μην τους μεταφέρετε στις τσέπες σας, στο σώμα σας κ.λπ. Μαγνητικά βραχιόλια, μικροί μαγνήτες για μαγνητική θεραπεία - θεωρούνται ασφαλή σήμερα. Αλλά σε κάθε περίπτωση, τα χρησιμοποιείτε με δικό σας κίνδυνο και κίνδυνο.

Μην προσπαθήσετε να δοκιμάσετε μαγνήτες στους λοβούς των αυτιών σας (ειδικά άλλων ανθρώπων), στα ρινικά διαφράγματα κ.λπ. Έχετε προειδοποιηθεί!

Οι υπερισχυροί μαγνήτες νεοδυμίου δεν πρέπει επίσης να φέρονται κοντά σε όργανα μέτρησης (μετρητές, μηχανικές ζυγαριές), κάτι που μπορεί να οδηγήσει σε λανθασμένες μετρήσεις ή διακοπή.

Βηματοδότης καρδιάς

Οι μαγνήτες μπορεί να επηρεάσουν τη λειτουργία των καρδιακών βηματοδοτών και των εμφυτευμένων απινιδωτών για φορείς τέτοιες συσκευές από μαγνήτες που πλησιάζουν.

Αλλεργία στο νικέλιο

Πολλοί από τους μαγνήτες μας περιέχουν νικέλιο στην επίστρωση Μερικοί άνθρωποι παρουσιάζουν αλλεργική αντίδραση όταν εκτίθενται σε νικέλιο

Ένα μαγνητικό πεδίο

Οι μαγνήτες δημιουργούν ένα πολύ ισχυρό μαγνητικό πεδίο που εκτείνεται σε μεγάλη απόσταση. Ειδικότερα, μπορούν να βλάψουν τηλεοράσεις και φορητούς υπολογιστές, σκληρούς δίσκους υπολογιστών, πιστωτικές κάρτες και κάρτες ελέγχου, μέσα αποθήκευσης, μηχανικά ρολόγια, βοηθήματα ακοής και ηχεία απόσταση από συσκευές και αντικείμενα που μπορεί να καταστραφούν από ισχυρά μαγνητικά πεδία.

Ταχυδρομική αποστολή

Τα μαγνητικά πεδία των μαγνητών που δεν είναι σωστά συσκευασμένα μπορεί να οδηγήσουν σε δυσλειτουργίες του εξοπλισμού διαλογής και ζημιά στο περιεχόμενο άλλων δεμάτων και τοποθετήστε μαγνήτες στη μέση της συσκευασίας, γεμίζοντας τα κενά με υλικό πλήρωσης μαγνήτες στη συσκευασία έτσι ώστε τα μαγνητικά πεδία να εξουδετερώνουν αμοιβαία το ένα το άλλο, εάν είναι απαραίτητο, χρησιμοποιήστε μεταλλικά φύλλα για να θωρακίσετε το μαγνητικό πεδίο.

Πώς μπορείς να κάνεις δύο μαγνήτες ο ένας δίπλα στον άλλο να μην αισθάνονται ο ένας την παρουσία του άλλου; Τι υλικό πρέπει να τοποθετηθεί ανάμεσά τους ώστε οι γραμμές του μαγνητικού πεδίου από τον ένα μαγνήτη να μην φτάσουν στον δεύτερο μαγνήτη;

Αυτή η ερώτηση δεν είναι τόσο ασήμαντη όσο μπορεί να φαίνεται με την πρώτη ματιά. Πρέπει να απομονώσουμε πραγματικά τους δύο μαγνήτες. Δηλαδή, έτσι ώστε αυτοί οι δύο μαγνήτες να μπορούν να περιστρέφονται διαφορετικά και να κινούνται διαφορετικά μεταξύ τους και όμως, έτσι ώστε καθένας από αυτούς τους μαγνήτες να συμπεριφέρεται σαν να μην υπήρχε άλλος μαγνήτης κοντά. Επομένως, τυχόν κόλπα που περιλαμβάνουν την τοποθέτηση ενός τρίτου μαγνήτη ή σιδηρομαγνήτη κοντά για τη δημιουργία κάποιας ειδικής διαμόρφωσης μαγνητικών πεδίων με αντιστάθμιση όλων των μαγνητικών πεδίων σε ένα συγκεκριμένο σημείο δεν λειτουργούν κατ' αρχήν.

Διαμαγνητικό???

Μερικές φορές πιστεύουν λανθασμένα ότι ένας τέτοιος μονωτήρας μαγνητικού πεδίου μπορεί να χρησιμεύσει διαμαγνητική. Αυτό όμως δεν είναι αλήθεια. Ένα διαμαγνητικό υλικό στην πραγματικότητα αποδυναμώνει το μαγνητικό πεδίο. Αλλά εξασθενεί το μαγνητικό πεδίο μόνο στο πάχος του ίδιου του διαμαγνητικού, μέσα στο διαμαγνητικό. Εξαιτίας αυτού, πολλοί άνθρωποι πιστεύουν λανθασμένα ότι εάν ο ένας ή και οι δύο μαγνήτες είναι παγιδευμένοι σε ένα κομμάτι διαμαγνητικού υλικού, τότε η έλξη ή η απώθησή τους θα εξασθενήσει.

Αλλά αυτό δεν είναι λύση στο πρόβλημα. Πρώτον, οι γραμμές πεδίου ενός μαγνήτη θα εξακολουθούν να φτάνουν σε έναν άλλο μαγνήτη, δηλαδή, το μαγνητικό πεδίο μειώνεται μόνο στο πάχος του διαμαγνητικού, αλλά δεν εξαφανίζεται εντελώς. Δεύτερον, εάν οι μαγνήτες είναι παγιδευμένοι στο πάχος του διαμαγνητικού υλικού, τότε δεν μπορούμε να τους μετακινήσουμε ή να τους περιστρέψουμε μεταξύ τους.

Και αν απλώς φτιάξετε μια επίπεδη οθόνη από ένα διαμαγνητικό υλικό, τότε αυτή η οθόνη θα μεταδώσει ένα μαγνητικό πεδίο μέσω του εαυτού της. Επιπλέον, πίσω από αυτήν την οθόνη το μαγνητικό πεδίο θα είναι ακριβώς το ίδιο σαν να μην υπήρχε καθόλου αυτή η διαμαγνητική οθόνη.

Αυτό υποδηλώνει ότι ακόμη και οι μαγνήτες που είναι ενσωματωμένοι σε ένα διαμαγνητικό υλικό δεν θα παρουσιάσουν εξασθένηση του μαγνητικού πεδίου του άλλου. Στην πραγματικότητα, εκεί που βρίσκεται ο μαγνήτης με τοίχωμα, απλά δεν υπάρχει διαμαγνητικό υλικό απευθείας στον όγκο αυτού του μαγνήτη. Και δεδομένου ότι δεν υπάρχει διαμαγνητικό υλικό όπου βρίσκεται ο μαγνήτης με τοίχωμα, σημαίνει ότι και οι δύο μαγνήτες με τοίχωμα αλληλεπιδρούν μεταξύ τους με τον ίδιο ακριβώς τρόπο σαν να μην ήταν τοιχωμένοι στο διαμαγνητικό υλικό. Το διαμαγνητικό υλικό γύρω από αυτούς τους μαγνήτες είναι τόσο άχρηστο όσο η επίπεδη διαμαγνητική ασπίδα μεταξύ των μαγνητών.

Ιδανικό διαμαγνητικό

Χρειαζόμαστε ένα υλικό που δεν θα επέτρεπε καθόλου τις γραμμές μαγνητικού πεδίου να περάσουν από τον εαυτό του. Είναι απαραίτητο οι γραμμές μαγνητικού πεδίου να ωθηθούν έξω από ένα τέτοιο υλικό. Εάν οι γραμμές μαγνητικού πεδίου περνούν μέσα από ένα υλικό, τότε, πίσω από μια οθόνη από τέτοιο υλικό, αποκαθιστούν εντελώς όλη τη δύναμή τους. Αυτό προκύπτει από το νόμο της διατήρησης της μαγνητικής ροής.

Σε ένα διαμαγνητικό υλικό, η εξασθένηση του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου συμβαίνει λόγω του επαγόμενου εσωτερικού μαγνητικού πεδίου. Αυτό το επαγόμενο μαγνητικό πεδίο δημιουργείται από κυκλικά ρεύματα ηλεκτρονίων μέσα στα άτομα. Όταν ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο είναι ενεργοποιημένο, τα ηλεκτρόνια στα άτομα πρέπει να αρχίσουν να κινούνται γύρω από τις γραμμές δύναμης του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου. Αυτή η επαγόμενη κυκλική κίνηση των ηλεκτρονίων στα άτομα δημιουργεί ένα πρόσθετο μαγνητικό πεδίο, το οποίο στρέφεται πάντα ενάντια στο εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Επομένως, το συνολικό μαγνητικό πεδίο μέσα στο διαμαγνητικό γίνεται μικρότερο από το εξωτερικό.

Όμως δεν λαμβάνει χώρα πλήρης αντιστάθμιση του εξωτερικού πεδίου λόγω του επαγόμενου εσωτερικού πεδίου. Δεν υπάρχει αρκετή ισχύς κυκλικού ρεύματος στα διαμαγνητικά άτομα για να δημιουργηθεί ακριβώς το ίδιο μαγνητικό πεδίο με το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Επομένως, οι γραμμές δύναμης του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου παραμένουν στο πάχος του διαμαγνητικού υλικού. Το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, όπως λέγαμε, «τρυπάει» το διαμαγνητικό υλικό μέσα και μέσα.

Το μόνο υλικό που ωθεί τις γραμμές του μαγνητικού πεδίου έξω από τον εαυτό του είναι ένας υπεραγωγός. Σε έναν υπεραγωγό, ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο προκαλεί κυκλικά ρεύματα γύρω από τις γραμμές του εξωτερικού πεδίου που δημιουργούν ένα αντίθετα κατευθυνόμενο μαγνητικό πεδίο ακριβώς ίσο με το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Υπό αυτή την έννοια, ένας υπεραγωγός είναι ένα ιδανικό διαμαγνητικό.

Στην επιφάνεια ενός υπεραγωγού, το διάνυσμα της έντασης του μαγνητικού πεδίου κατευθύνεται πάντα κατά μήκος αυτής της επιφάνειας, εφαπτομενικό στην επιφάνεια του υπεραγώγιμου σώματος. Στην επιφάνεια ενός υπεραγωγού, το διάνυσμα μαγνητικού πεδίου δεν έχει μια συνιστώσα που κατευθύνεται κάθετα στην επιφάνεια του υπεραγωγού. Επομένως, οι γραμμές μαγνητικού πεδίου κάμπτονται πάντα γύρω από ένα υπεραγώγιμο σώμα οποιουδήποτε σχήματος.

Κάμψη υπεραγωγού από γραμμές μαγνητικού πεδίου

Αυτό όμως δεν σημαίνει καθόλου ότι αν μια υπεραγώγιμη οθόνη τοποθετηθεί ανάμεσα σε δύο μαγνήτες, θα λύσει το πρόβλημα. Το γεγονός είναι ότι οι γραμμές μαγνητικού πεδίου του μαγνήτη θα πάνε σε άλλο μαγνήτη, παρακάμπτοντας την οθόνη του υπεραγωγού. Επομένως, μια επίπεδη υπεραγώγιμη οθόνη θα εξασθενίσει μόνο την επίδραση των μαγνητών μεταξύ τους.

Αυτή η εξασθένηση της αλληλεπίδρασης μεταξύ των δύο μαγνητών θα εξαρτηθεί από το πόσο έχει αυξηθεί το μήκος της γραμμής πεδίου που συνδέει τους δύο μαγνήτες μεταξύ τους. Όσο μεγαλύτερο είναι το μήκος των γραμμών του πεδίου σύνδεσης, τόσο μικρότερη είναι η αλληλεπίδραση μεταξύ δύο μαγνητών μεταξύ τους.

Αυτό είναι ακριβώς το ίδιο αποτέλεσμα όπως αν αυξήσετε την απόσταση μεταξύ των μαγνητών χωρίς υπεραγώγιμη οθόνη. Εάν αυξήσετε την απόσταση μεταξύ των μαγνητών, τότε αυξάνονται και τα μήκη των γραμμών του μαγνητικού πεδίου.

Αυτό σημαίνει ότι για να αυξηθούν τα μήκη των γραμμών ισχύος που συνδέουν δύο μαγνήτες παρακάμπτοντας την υπεραγώγιμη οθόνη, είναι απαραίτητο να αυξηθούν οι διαστάσεις αυτής της επίπεδης οθόνης τόσο σε μήκος όσο και σε πλάτος. Αυτό θα οδηγήσει σε αύξηση του μήκους των γραμμών παράκαμψης ηλεκτρικής ενέργειας. Και όσο μεγαλύτερες είναι οι διαστάσεις της επίπεδης οθόνης σε σύγκριση με την απόσταση μεταξύ των μαγνητών, τόσο λιγότερη αλληλεπίδραση μεταξύ των μαγνητών γίνεται.

Η αλληλεπίδραση μεταξύ των μαγνητών εξαφανίζεται εντελώς μόνο όταν και οι δύο διαστάσεις της επίπεδης υπεραγώγιμης οθόνης γίνονται άπειρες. Αυτό είναι ένα ανάλογο της κατάστασης όταν οι μαγνήτες χωρίστηκαν σε μια απείρως μεγάλη απόσταση και επομένως το μήκος των γραμμών μαγνητικού πεδίου που τους συνδέουν έγινε άπειρο.

Θεωρητικά, αυτό, φυσικά, λύνει πλήρως το πρόβλημα. Αλλά στην πράξη δεν μπορούμε να φτιάξουμε μια υπεραγώγιμη επίπεδη οθόνη άπειρων διαστάσεων. Θα ήθελα να υπάρχει μια τέτοια λύση που να μπορεί να εφαρμοστεί στην πράξη στο εργαστήριο ή στην παραγωγή. (Δεν μιλάμε πλέον για καθημερινές συνθήκες, αφού είναι αδύνατο να φτιάξεις έναν υπεραγωγό στην καθημερινή ζωή.)

Διαίρεση χώρου με υπεραγωγό

Εναλλακτικά, μια επίπεδη οθόνη απείρως μεγάλων διαστάσεων μπορεί να ερμηνευθεί ότι χωρίζει ολόκληρο τον τρισδιάστατο χώρο σε δύο μέρη που δεν συνδέονται μεταξύ τους. Αλλά δεν είναι μόνο μια επίπεδη οθόνη άπειρου μεγέθους που μπορεί να χωρίσει το χώρο σε δύο μέρη. Οποιαδήποτε κλειστή επιφάνεια διαιρεί επίσης το χώρο σε δύο μέρη, τον όγκο μέσα στην κλειστή επιφάνεια και τον όγκο έξω από την κλειστή επιφάνεια. Για παράδειγμα, οποιαδήποτε σφαίρα χωρίζει το χώρο σε δύο μέρη: τη μπάλα μέσα στη σφαίρα και οτιδήποτε έξω.

Επομένως, μια υπεραγώγιμη σφαίρα είναι ιδανικός μονωτής ενός μαγνητικού πεδίου. Εάν τοποθετήσετε έναν μαγνήτη σε μια τέτοια υπεραγώγιμη σφαίρα, τότε κανένα όργανο δεν μπορεί ποτέ να ανιχνεύσει αν υπάρχει μαγνήτης μέσα σε αυτή τη σφαίρα ή όχι.

Και, αντίθετα, εάν τοποθετηθείτε μέσα σε μια τέτοια σφαίρα, τότε τα εξωτερικά μαγνητικά πεδία δεν θα δράσουν πάνω σας. Για παράδειγμα, το μαγνητικό πεδίο της Γης δεν μπορεί να ανιχνευθεί μέσα σε μια τέτοια υπεραγώγιμη σφαίρα από κανένα όργανο. Μέσα σε μια τέτοια υπεραγώγιμη σφαίρα, θα είναι δυνατό να ανιχνευθεί μόνο το μαγνητικό πεδίο από εκείνους τους μαγνήτες που θα βρίσκονται επίσης μέσα σε αυτήν τη σφαίρα.

Έτσι, για να μην αλληλεπιδρούν δύο μαγνήτες μεταξύ τους, ένας από αυτούς τους μαγνήτες πρέπει να τοποθετηθεί μέσα στην υπεραγώγιμη σφαίρα και ο δεύτερος να μείνει έξω. Τότε το μαγνητικό πεδίο του πρώτου μαγνήτη θα συγκεντρωθεί πλήρως μέσα στη σφαίρα και δεν θα υπερβαίνει τα όρια αυτής της σφαίρας. Επομένως, ο δεύτερος μαγνήτης δεν θα αισθανθεί την παρουσία του πρώτου. Ομοίως, το μαγνητικό πεδίο του δεύτερου μαγνήτη δεν θα μπορέσει να διεισδύσει μέσα στην υπεραγώγιμη σφαίρα. Και επομένως ο πρώτος μαγνήτης δεν θα αισθανθεί τη στενή παρουσία του δεύτερου μαγνήτη.

Τέλος, μπορούμε να περιστρέψουμε και να μετακινήσουμε και τους δύο μαγνήτες μεταξύ τους όπως θέλουμε. Είναι αλήθεια ότι ο πρώτος μαγνήτης περιορίζεται στις κινήσεις του από την ακτίνα της υπεραγώγιμης σφαίρας. Αλλά έτσι ακριβώς φαίνεται. Στην πραγματικότητα, η αλληλεπίδραση δύο μαγνητών εξαρτάται μόνο από τη σχετική τους θέση και τις περιστροφές τους γύρω από το κέντρο βάρους του αντίστοιχου μαγνήτη. Επομένως, αρκεί να τοποθετήσουμε το κέντρο βάρους του πρώτου μαγνήτη στο κέντρο της σφαίρας και να τοποθετήσουμε την αρχή των συντεταγμένων εκεί στο κέντρο της σφαίρας. Όλες οι πιθανές επιλογές για τη θέση των μαγνητών θα καθοριστούν μόνο από όλες τις πιθανές επιλογές για τη θέση του δεύτερου μαγνήτη σε σχέση με τον πρώτο μαγνήτη και τις γωνίες περιστροφής τους γύρω από τα κέντρα μάζας τους.

Φυσικά, αντί για σφαίρα, μπορείτε να πάρετε οποιοδήποτε άλλο σχήμα επιφάνειας, για παράδειγμα, ένα ελλειψοειδές ή μια επιφάνεια σε σχήμα κουτιού κ.λπ. Αν χώριζε τον χώρο σε δύο μέρη. Δηλαδή, δεν πρέπει να υπάρχει τρύπα σε αυτή την επιφάνεια από την οποία να μπορεί να διεισδύσει ένα καλώδιο ρεύματος, το οποίο θα συνδέει τους εσωτερικούς και εξωτερικούς μαγνήτες.