Magnes trwały a elektromagnes: działanie i różnice
Magnes trwały a elektromagnes: czym się różnią?
Magnes trwały wytwarza własne pole magnetyczne bez zasilania elektrycznego. Elektromagnes potrzebuje natomiast prądu elektrycznego, dzięki któremu jego pole magnetyczne można włączać, wyłączać i regulować.
- Magnes trwały działa bez prądu.
- Elektromagnes wytwarza pole za pomocą prądu elektrycznego.
- Magnes trwały może osłabnąć pod wpływem wysokiej temperatury lub nieodpowiedniego pola.
- Siła elektromagnesu zależy od prądu, konstrukcji cewki i zastosowanego rdzenia.
Jak działa magnes trwały?
Magnesy trwałe są wykonane z materiałów magnetycznie twardych, które po namagnesowaniu przez długi czas zachowują uporządkowanie domen magnetycznych.
Dzięki temu wytwarzają własne pole magnetyczne i nie potrzebują:
- baterii,
- podłączenia do sieci elektrycznej,
- cewki ani elektroniki sterującej,
- ciągłego dostarczania energii.
Każdy magnes trwały ma biegun północny i południowy. Przeciwne bieguny przyciągają się, a jednakowe odpychają.
Magnesy naturalne i wytwarzane sztucznie
W przyrodzie występuje na przykład magnetyt, którego niektóre fragmenty mogą być naturalnie namagnesowane. Większość współczesnych magnesów technicznych jest jednak produkowana przemysłowo.
Do popularnych rodzajów magnesów trwałych należą:
- magnesy neodymowe NdFeB,
- magnesy ferrytowe, czyli ceramiczne,
- magnesy samarowo-kobaltowe SmCo,
- magnesy AlNiCo,
- elastyczne folie i taśmy magnetyczne.
Poszczególne materiały różnią się siłą, odpornością na korozję, temperaturą pracy i ceną.
Czy magnes trwały może osłabnąć?
Określenie „trwały” nie oznacza, że magnesu nie można uszkodzić lub rozmagnesować. Przy prawidłowym użytkowaniu zachowuje właściwości bardzo długo, ale jego działanie mogą osłabić:
- przekroczenie maksymalnej temperatury pracy,
- podgrzanie powyżej temperatury Curie,
- silne pole magnetyczne o przeciwnej orientacji,
- pole przemienne o stopniowo malejącym natężeniu,
- korozja lub uszkodzenie mechaniczne,
- gwałtowne uderzenia w przypadku niektórych materiałów magnetycznych.
Maksymalna temperatura pracy jest zwykle niższa od temperatury Curie. Magnes może więc nieodwracalnie osłabnąć jeszcze przed całkowitą utratą właściwości ferromagnetycznych.
Nie podgrzewaj magnesów celowo ani nie zderzaj ich ze sobą
Magnesy neodymowe są twarde i kruche. Przy gwałtownym uderzeniu mogą pęknąć i wyrzucić ostre odłamki. Kontrolowane rozmagnesowanie należy przeprowadzać w odpowiednio wyposażonym zakładzie.
Jak działa elektromagnes?
Elektromagnes tworzy przewodnik lub cewka, przez którą przepływa prąd elektryczny. Prąd wytwarza wokół przewodnika pole magnetyczne.
Prostym przykładem jest solenoid – długa cewka złożona z wielu zwojów przewodnika. Pole magnetyczne wewnątrz cewki zależy przede wszystkim od:
- natężenia prądu elektrycznego,
- liczby zwojów,
- długości i geometrii cewki,
- materiału umieszczonego w niej rdzenia.
W długiej cewce bez rdzenia ferromagnetycznego, przy niezmienionej konstrukcji, pole jest w przybliżeniu wprost proporcjonalne do natężenia prądu. W cewce z żelaznym rdzeniem zależność nie musi być liniowa bez ograniczeń, ponieważ materiał może osiągnąć nasycenie magnetyczne.
Po wyłączeniu prądu pole cewki zanika lub znacznie słabnie. Rdzeń ferromagnetyczny może jednak zachować pewne namagnesowanie szczątkowe.
Kiedy wybrać dany typ?
- Magnes trwały: gdy pole ma działać stale i bez zasilania.
- Elektromagnes: gdy potrzebujesz włączać, wyłączać lub regulować magnes.
- Magnes trwały: do uchwytów, zamknięć, czujników i zastosowań biurowych.
- Elektromagnes: do przekaźników, zaworów, zamków, silników i przemysłowego przenoszenia.
Polecane magnesy trwałe
Silny magnes w plastikowej obudowie MAGSY
Magnes neodymowy w zaokrąglonej plastikowej obudowie do wygodnego mocowania dokumentów na tablicach magnetycznych.
- Średnica obudowy 30 mm
- Siła oderwania 40 N
- Orientacyjna siła 4 kg
- Masa 10,9 g
- Magnes neodymowy NdFeB
- Plastikowa obudowa z nadrukiem
- Według producenta do 25 kartek A4
- Kod produktu 60145
Magnes neodymowy walcowy 20 × 5 mm
Silny magnes trwały do uchwytów, zamknięć, modelarstwa i zespołów technicznych w suchych wnętrzach.
- Średnica 20 mm
- Wysokość 5 mm
- Siła oderwania 42,4 N
- Orientacyjna siła 4,24 kg
- Masa 11,78 g
- Gatunek magnetyczny N30
- Namagnesowanie równoległe do osi
- Powierzchnia niklowana
- Odporność na temperaturę do 80 °C
- Kod produktu 20005
Magnes neodymowy walcowy 15 × 1 mm
Cienki magnes do lekkich zamknięć, dekoracji, wyrobów papierowych i konstrukcji o ograniczonej przestrzeni.
- Średnica 15 mm
- Wysokość 1 mm
- Siła oderwania 8,2 N
- Orientacyjna siła 0,82 kg
- Masa 1,3 g
- Gatunek magnetyczny N42
- Namagnesowanie równoległe do osi
- Powierzchnia niklowana
- Odporność na temperaturę do 80 °C
- Kod produktu 20261
Co oznacza siła oderwania?
Podana siła dotyczy idealnych warunków: magnes całą powierzchnią przylega do czystej, płaskiej i dostatecznie grubej stali oraz jest odrywany prostopadle. Lakier, rdza, szczelina, cienka blacha lub obciążenie boczne znacznie zmniejszają siłę mocowania.
Najczęściej zadawane pytania
Czy magnes trwały potrzebuje prądu?
Nie. Wytwarza własne pole magnetyczne bez zasilania elektrycznego.
Czy magnes trwały może stracić siłę?
Tak. Może go osłabić wysoka temperatura, silne pole przeciwne, korozja lub uszkodzenie mechaniczne.
Czy solenoid wytwarza pole elektryczne czy magnetyczne?
Prąd stały w cewce wytwarza pole magnetyczne. Zmieniający się prąd i pole magnetyczne mogą dodatkowo indukować pole elektryczne.
Czy pole elektromagnesu znika natychmiast po wyłączeniu?
Pole cewki szybko zanika, ale rdzeń ferromagnetyczny może zachować pewne namagnesowanie szczątkowe.
Czy elektromagnes jest zawsze silniejszy od magnesu trwałego?
Nie. Zależy to od konstrukcji, prądu, chłodzenia, rdzenia i wielkości urządzenia.
Podsumowanie
Magnes trwały wytwarza długotrwałe pole magnetyczne bez energii elektrycznej. Elektromagnes wykorzystuje prąd w cewce, dlatego można sterować jego polem i je wyłączać.
Nawet magnes trwały nie jest niezniszczalny. Podczas wyboru i użytkowania trzeba uwzględniać temperaturę pracy, środowisko, siłę oderwania i ryzyko uszkodzenia mechanicznego.
Wybierz magnes trwały według zastosowania
Porównaj magnesy neodymowe, ferrytowe, samarowo-kobaltowe i inne pod względem wymiarów, siły i odporności na temperaturę.