สภาพแม่เหล็กและแรงแม่เหล็ก
คุณสมบัติ
- “แรงแม่เหล็ก” คือ แรงที่เกิดจากแท่งแม่เหล็ก และ “สภาพแม่เหล็ก” คือ สาเหตุ ปรากฏการณ์ที่สสารมีสภาพแม่เหล็ก เรียกว่า “การทำให้เป็นแม่เหล็ก” แนวความคิดที่ใช้อธิบายแรงแม่เหล็กมีอยู่สองแบบ คือ “แรงดูด” ทางกายภาพ และ “ความเข้มของสนามแม่เหล็ก” (ความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็ก) เช่น ปรากฏการณ์สนามแม่เหล็ก
วัสดุและคุณลักษณะของแม่เหล็กประเภทหลัก
- แม่เหล็กถาวร
- แม่เหล็กเฟอร์ไรท์
- แม่เหล็กแร่โลหะ
- แม่เหล็กอัลนิโก
- แม่เหล็กแรเอิร์ธ
- แม่เหล็กซามาเรียมโคบอลต์
- แม่เหล็กนีโอไดเมียม
- แม่เหล็กแบบบอนด์
- แม่เหล็กยาง
- แม่เหล็กพลาสติก
- แม่เหล็กไฟฟ้า
วัสดุแม่เหล็ก
| เฟอร์ไรท์ | อัลนิโก | แรเอิร์ธ | ||
|---|---|---|---|---|
| ชนิด SmCo | ชนิด NdFe | |||
| แรงแม่เหล็ก | △ | ○ | ◎ | ◎ |
| เสถียรภาพ | ○ | △ | ◎ | ◎ |
| ความคงทนต่ออุณหภูมิ | △ | ◎ | ○ | △ |
| ความแข็งแรงเชิงกล | △ | ◎ | △ | ○ |
| ราคา | ◎ (ไม่แพง) | ○ (ปกติ) | △ (แพง) | △ (แพง) |
◎ : ดีเยี่ยม ○ : ดี △ : แย่
แม่เหล็กเฟอร์ไรท์
หากมีแรงดูด 100% ที่อุณหภูมิ 20℃ แรงแม่เหล็กจะลดลงเหลือ 85% ที่อุณหภูมิ 50℃ เหลือ 70% ที่อุณหภูมิ 100℃ และเหลือ 40% หรือต่ำกว่าที่อุณหภูมิ 200℃ และแม้จะกลับคืนสู่อุณหภูมิห้อง ก็ไม่สามารถมีแรงแม่เหล็กเหมือนเดิมได้
แม่เหล็กอัลนิโก
มีคุณลักษณะในการทนต่ออุณหภูมิได้ดีที่สุดจากวัสดุแม่เหล็กทั้งสามชนิดนี้ หากมีแรงดูด 100% ที่อุณหภูมิ 20℃ แรงแม่เหล็กจะลดลงเหลือ 96% ที่อุณหภูมิ 100℃ เหลือ 93% ที่อุณหภูมิ 200℃ และเหลือ 89% หรือต่ำกว่า ที่อุณหภูมิ 300℃ หากไม่คำนึงถึงการทนความร้อนขององค์ประกอบอื่นๆ ในผลิตภัณฑ์ จะสามารถใช้งานได้ที่อุณหภูมิสูงถึง 450 – 500℃
แม่เหล็กแรเอิร์ธ
หากมีแรงดูด 100% ที่อุณหภูมิ 20 ℃ แรงแม่เหล็กจะลดลงเหลือ 95% ที่อุณหภูมิ 100℃ และเหลือ 85% ที่อุณหภูมิ 200℃ สำหรับแม่เหล็กชนิดนีโอไดเมียม/แร่เหล็ก (NdFe) แม้จะกลับคืนสู่อุณหภูมิห้องจาก 60℃ หรือสูงกว่า ก็ไม่สามารถมีแรงแม่เหล็กเหมือนเดิมได้ แม้ว่าแม่เหล็กประเภทซามาเรียม/โคบอลต์ (SmCo) จะมีคุณลักษณะที่ทนต่ออุณหภูมิดีกว่าแม่เหล็กประเภทเฟอร์ไรท์ แต่ควรจำกัดอุณหภูมิไว้ไม่ให้เกิน 150℃ เมื่อใช้งานอย่างต่อเนื่องเพราะอาจเสื่อมสภาพได้ แต่หากใช้งานในระยะเวลาอันสั้น จะสามารถใช้ได้ที่อุณหภูมิสูงถึง 200℃
ความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็กตกค้าง
แรงบังคับ
แม่เหล็กอัลนิโก แม่เหล็กเฟอร์ไรท์
แม่เหล็กนีโอไดเมียม แม่เหล็กซามาเรียมโคบอลต์ แม่เหล็กนีโอไดเมียมแบบบอนด์
หน่วยวัดแม่เหล็ก
ฟลักซ์แม่เหล็ก (เส้นแรงแม่เหล็ก)
ฟลักซ์ของสนามแม่เหล็กที่สามารถทะลุผ่านพื้นผิวส่วนโค้งในอวกาศได้เวเบอร์ (Wb) (หน่วยเดิมคือ แมกซ์เวลล์ (Max)) (1 Max ＝ 10 – 8 Wb)
ความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็ก
ความเข้มข้นของพื้นผิวต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ของเส้นแรงแม่เหล็ก เทสลา (T) (หน่วยเดิมคือ เกาส์ (G) (1 G ＝ 10 – 4 T)
คุณสมบัติแม่เหล็กที่ไม่ขึ้นอยู่กับทิศทาง (Isotropic) / คุณสมบัติแม่เหล็กที่ขึ้นอยู่กับทิศทาง (Anisotropic)
แม่เหล็ก Isotropic
แม่เหล็ก Anisotropic
