N35 Dauermagnet
Die Grundbegriffe des Magnetismus H, B, M und J sind miteinander verwandt, aber leicht zu verwechseln. H ist das durch den Strom angeregte Magnetfeld, und B ist das gesamte Magnetfeld, das das Material erfährt. M ist die Magnetisierungsintensität des Materials, und J ist die magnetische Polarisationsintensität. Die vier haben unterschiedliche Definitionen und Einheiten, die für die Praktiker in der Magnetmaterialindustrie sehr wichtig sind.
Magnetische Feldstärke H, magnetische Induktionsstärke B, Magnetisierungsstärke M und magnetische Polarisationsstärke J sind vier sehr wichtige Grundbegriffe des Magnetismus. Sie sind miteinander verwandt, werden aber manchmal leicht verwechselt. Für Praktiker in der Magnetwerkstoffindustrie ist es sehr wichtig, diese vier Begriffe zu unterscheiden N35 Permanent Magnet. Heute werden wir ihre Konzepte und Beziehungen im Detail erklären.
Magnetische Feldstärke H
Die magnetische Feldstärke H ist eigentlich eine physikalische Größe ohne praktische Bedeutung. Als man sie früher definierte, ging man davon aus, dass es so etwas wie eine magnetische Ladung gibt, aber später stellte man fest, dass es so etwas nicht gibt N35 Permanentmagnet. Es war nur die andere Seite des elektrischen Stroms.
In den späten 1820er Jahren machten Wissenschaftler eine Reihe revolutionärer Entdeckungen, die die moderne Magnettheorie begründeten.
Im Juli 1820 entdeckte der dänische Physiker Hans Oersted, dass der Strom in einem stromdurchflossenen Draht eine Kraft auf eine Magnetnadel ausübt, die eine Auslenkung der Magnetnadel zur Folge hat. (Oersted-Experiment - magnetische Wirkung des elektrischen Stroms)
Im September, nur eine Woche nachdem die Nachricht die Französische Akademie der Wissenschaften erreicht hatte, führte Ampere erfolgreich ein Experiment durch, um zu zeigen, dass sich zwei parallele stromdurchflossene Drähte gegenseitig anziehen, wenn die Ströme in die gleiche Richtung fließen N35 Permanentmagnet, andernfalls stoßen sie sich ab, wenn die Ströme in entgegengesetzte Richtungen fließen.
Im Jahr 1825 veröffentlichte Ampere das Ampere'sche Gesetz, eine Regel über die Beziehung zwischen der Stromrichtung und den magnetischen Flusslinien des durch den Strom angeregten Magnetfelds.
Durch mechanische Messungen können wir feststellen, dass die von der Magnetnadel empfundene "Magnetfeldstärke" für Punkte mit gleichem Abstand zum langen geraden Draht des N35-Dauermagneten gleich ist und die "Magnetfeldstärke" von Punkten mit unterschiedlichem Abstand umgekehrt proportional zum Abstand ist. Auf diese Weise definieren wir die physikalische Größe der magnetischen Feldstärke H durch mechanische Messungen und die Stromstärke. Ihre Einheit ist Ampere/Meter A/m. Im Gaußschen Einheitensystem ist die Einheit von H Oe Oersted, 1A/m=4π×10-3Oe.
Es gibt viele Erklärungen für die magnetische Feldstärke H. Wir können H einfach als ein äußeres magnetisches Feld verstehen (analog zur elektrischen Feldstärke, z. B. indem wir einen Strom I verwenden, um ein magnetisches Feld H an ein Objekt anzulegen).
Intensität der magnetischen Induktion B
Die Intensität eines Magnetfelds ist nur ein Magnetfeld, das durch einen externen Strom erzeugt wird. Bei ferromagnetischen Materialien in einem Magnetfeld werden die Teilchen im Inneren des Materials nicht nur durch das äußere Magnetfeld H N35 Permanentmagnet beeinflusst, sondern erzeugen auch ein induziertes Magnetfeld unter der Wirkung des äußeren Magnetfeldes. Die magnetische Induktionsstärke B bedeutet, dass ein Teilchen das gesamte Magnetfeld "spürt", das sich aus der Summe des äußeren Magnetfelds H und des induzierten Magnetfelds M zu diesem Zeitpunkt zusammensetzt.
Im Vakuum ist die Stärke der magnetischen Induktion proportional zum äußeren Magnetfeld, d. h. B=μ0H, wobei μ0 die magnetische Permeabilität des Vakuums ist. Die magnetische Induktionsstärke im Inneren des ferromagnetischen Materials ist B=μ0(H+M) N35 Permanentmagnet, d. h. das gesamte Magnetfeld ist gleich μ0 multipliziert mit der Summe aus "dem durch den Strom erzeugten Magnetfeld H" plus "dem durch das Medium erzeugten Magnetfeld M, nachdem es durch H magnetisiert wurde". Die Einheit von B ist Tesla T, und die Einheit im Gauß-Einheitensystem ist Gauß Gs, 1T=10KGs.
In der Tat ist die magnetische Induktionsstärke die tatsächliche "magnetische Feldstärke" des Magneten, aber da H in der Geschichte als magnetische Feldstärke bezeichnet wurde, kann B nur als magnetische Induktionsstärke bezeichnet werden N35 Permanentmagnet. B und H beziehen sich beide auf die "magnetische Feldstärke", aber aufgrund unterschiedlicher Definitionen und Ableitungsmethoden sind ihre Einheiten unterschiedlich (im Gaußschen System ist die Einheit von B Gauß Gs, die Einheit von H ist Oersted Oe, 1Oe＝1×10-4Wb-m-2＝1×10-4T＝1Gs).
Die magnetische Feldstärke H ist das Magnetfeld des leeren Raums. Sie berücksichtigt nicht die Materie im Raum. Sie konzentriert sich auf die Beziehung zwischen dem Magnetfeld und dem Strom, der das Magnetfeld erzeugt N35 Permanentmagnet. Die magnetische Induktionsstärke B berücksichtigt die Stärke des endgültigen Magnetfelds, nachdem dem Magnetfeld H des leeren Raums tatsächliche Materie hinzugefügt wurde. Sie konzentriert sich auf die tatsächliche Magnetfeldstärke der Materie.
Magnetisierungsintensität M
Wir haben gerade die Magnetisierungsintensität M erwähnt, die das induzierte Magnetfeld darstellt, das von den Teilchen im Inneren des Materials unter der Einwirkung des äußeren Magnetfeldes erzeugt wird. Die moderne Physik hat bewiesen, dass jedes Elektron in einem Atom um den Kern kreist und sich dreht, und beide Bewegungen erzeugen magnetische Effekte. Betrachtet man das Molekül als einen vollständigen N35-Dauermagneten, so kann die Summe der von jedem Elektron im Molekül erzeugten magnetischen Effekte durch einen äquivalenten Kreisstrom dargestellt werden.
Dieser äquivalente kreisförmige Strom wird als molekularer Strom bezeichnet, und sein entsprechendes magnetisches Moment wird als molekulares magnetisches Moment bezeichnet, dargestellt durch pm, das die Vektorsumme des orbitalen magnetischen Moments und des magnetischen Spindiments jedes Elektrons im Molekül ist.
Wenn kein äußeres Magnetfeld vorhanden ist, ist die Vektorsumme der magnetischen Momente aller Moleküle in jedem Volumenelement innerhalb des magnetischen Mediums gleich Null. Befindet sich das magnetische Medium in einem äußeren Magnetfeld, ist jedes Molekül einem Drehmoment N35 Permanentmagnet ausgesetzt, das das molekulare magnetische Moment dazu zwingt, sich in die Richtung des äußeren Magnetfeldes zu drehen. Daher ist die Vektorsumme der magnetischen Momente aller Moleküle in einem beliebigen Volumenelement unter der Einwirkung des äußeren Magnetfeldes nicht gleich Null.
Auf diese Weise zeigt das magnetische Medium einen gewissen Magnetismus nach außen, oder das magnetische Medium ist magnetisiert. Um den Magnetisierungszustand (Magnetisierungsgrad und Magnetisierungsrichtung) des magnetischen Mediums zu beschreiben, führen wir den Magnetisierungsintensitätsvektor M ein, der die Vektorsumme der magnetischen Momente aller Moleküle in einer Volumeneinheit darstellt, und die Einheit ist A/m.
Um die Beziehung zwischen diesem induzierten Magnetfeld M und dem externen Feld H zu untersuchen, definieren wir die magnetische Suszeptibilität χ=M/H. Eine große magnetische Suszeptibilität bedeutet, dass das gleiche äußere Magnetfeld mehr innere induzierte Magnetfelder N35 Permanentmagnet erzeugen kann; eine kleine magnetische Suszeptibilität bedeutet, dass das Material im Inneren selbst bei einem großen äußeren Magnetfeld "zu faul ist, sich darum zu kümmern" und nur schwach reagiert.
Die magnetische Suszeptibilität kann positiv oder negativ sein. Eine positive magnetische Suszeptibilität χ>0 bedeutet, dass die Richtung des erzeugten inneren Magnetfeldes M die gleiche ist wie die des äußeren Magnetfeldes H N35 Permanentmagnet. Eine negative magnetische Suszeptibilität χ<0 bedeutet, dass das von H erzeugte zusätzliche Magnetfeld M im Inneren des Materials der Richtung des äußeren Feldes H entgegengesetzt ist.
Intensität der magnetischen Polarisation J
Oben haben wir die magnetische Induktionsstärke B=μ0(H+M)=μ0H+μ0M eingeführt. Wir nennen μ0M die magnetische Polarisationsintensität der Substanz, d. h. J=μ0M, und ihre Einheit ist ebenfalls T (Tesla). Die magnetische Polarisationsintensität J wird im physikalischen Sinne als das magnetische Dipolmoment einer Volumeneinheit eines magnetischen Mediums interpretiert, auch bekannt als intrinsische magnetische Induktionsintensität. Das Symbol ist Bi oder J. Im Gaußschen System ist μ0=1, also J=M N35 Permanentmagnet.
In weichmagnetischen Werkstoffen beträgt die magnetische Feldstärke in der Regel nicht mehr als 1000A/m, μ0 ist 4×10-7H/m und J=B-μ0H, so dass der Unterschied zwischen der magnetischen Induktionsstärke B und der magnetischen Polarisationsstärke J sehr gering ist; in hartmagnetischen Werkstoffen ist dieser Unterschied jedoch sehr groß, so dass in der Regel zwei Beziehungskurven, B=f(H) und J=f(H), angegeben werden.
Im Magnetismus beschreiben die Begriffe Magnetfeldstärke (H), magnetische Induktionsstärke (B), Magnetisierungsstärke (M) und magnetische Polarisationsstärke (J) verschiedene Aspekte des magnetischen Verhaltens von Materialien. Hier ist eine Aufschlüsselung der einzelnen Begriffe:
1. Intensität des Magnetfeldes (\(H\))
Definition: Die magnetische Feldstärke \(H\) ist ein Maß für die Stärke des durch Ströme und magnetische Materialien erzeugten Magnetfelds. Sie stellt den Betrag der magnetisierenden Kraft dar, die auf den N35-Dauermagneten wirkt.
Einheiten: Die Einheit von \(H\) ist Ampereturns pro Meter (A/m) im Internationalen Einheitensystem (SI) N35 Permanentmagnet.
Formel: Sie lässt sich aus dem Ampère'schen Gesetz für einen langen geraden Leiter ableiten als \( H = \frac{I}{2 \pi r} \), wobei \(I\) der Strom und \(r\) der Abstand vom Draht ist.
2. Intensität der magnetischen Induktion (\(B\))
Definition: Die magnetische Induktionsstärke \(B\), auch als magnetische Flussdichte bezeichnet, beschreibt das gesamte Magnetfeld, einschließlich der Auswirkungen des äußeren Feldes und der Reaktion des Materials darauf.
Einheiten: Die Einheit von \(B\) ist das Tesla (T) im SI-System. Ein Tesla ist gleich einem Newton pro Ampere-Meter N35 Permanentmagnet.
Beziehung zu \(H\)**: \(B\) und \(H\) sind durch die Gleichung \( B = \mu_0 (H + M) \) verbunden, wobei \( \mu_0 \) die Permeabilität des freien Raums und \( M \) die Magnetisierung des Materials ist.
3. Magnetisierungsintensität (\(M\))
Definition: Die Magnetisierung \(M\) bezieht sich auf das magnetische Moment pro Volumeneinheit in einem Material. Es stellt den Grad dar, in dem ein Material als Reaktion auf ein angelegtes Magnetfeld magnetisiert wird.
Einheiten: Die Einheit von \(M\) ist A/m (Ampere pro Meter) im SI-System.
Formel: Die Magnetisierung lässt sich als \( M = \frac{\text{magnetisches Moment}}{\text{Volumen}} \) ausdrücken.
4. Magnetische Polarisationsintensität (\(J\))
Definition: Die magnetische Polarisationsintensität \(J\) ist ein weiterer Begriff, der manchmal austauschbar mit \(M\) verwendet wird, insbesondere in älterer Literatur. Er steht für dasselbe Konzept wie die Magnetisierung: das magnetische Moment pro Volumeneinheit im Material.
Einheiten: Wie \(M\) ist auch die Einheit von \(J\) A/m im SI-System.
Beziehungen zwischen den Mengen
1. \(B\) und \(H\):
\[ B = \mu_0 (H + M) \]
Dabei ist \( \mu_0 \) die Permeabilität des freien Raums, ungefähr \(4 \pi \times 10^{-7}\ \text{T-m/A}\).
2. \(M\) und \(H\):
Für lineare Materialien kann die Beziehung zwischen \(M\) und \(H\) durch N35 Permanentmagnet gegeben werden:
\[ M = \chi_m H \]
Dabei ist \( \chi_m \) die magnetische Suszeptibilität des Materials.
Zusammengefasst:
- \( H \) ist die angelegte Magnetfeldstärke.
- \( B \) ist die resultierende magnetische Induktion oder Flussdichte.
- \( M \) (oder \( J \)) ist die Magnetisierungs- oder Polarisationsintensität innerhalb des Materials.
Diese Konzepte helfen zu verstehen, wie Materialien auf Magnetfelder reagieren, und sind grundlegend für die Untersuchung des Magnetismus und der elektromagnetischen Theorie.
