L'acier bloque-t-il le champ magnétique ou l'étend-il plus loin ? Cela semble être des résultats opposés, alors pourquoi est-ce que c'est parfois l'un ou l'autre ? Cela ne peut pas être les deux, n'est-ce pas ? Peut-être que si...
D'une part, une chaîne de trombones en acier prolonge clairement l'attraction d'un aimant. Un trombone collé à un aimant devient temporairement un aimant lui-même. Le dernier trombone d'une rangée de trombones en acier ne peut pas être attiré par l'aimant à une distance aussi éloignée sans les autres trombones attachés ensemble. Le champ magnétique utile s'étend certainement plus loin de l'aimant.
En revanche, on dit que l'acier protège, redirige ou bloque les champs magnétiques. Un aimant collé à une rondelle d'acier n'adhérera pas à la surface de l'acier aussi bien qu'une rondelle d'acier. La rondelle d'acier empêchera le champ magnétique de l'atteindre, ce qui réduira la force d'attraction.
Lorsqu'on nous pose ce type de question, nous répondons souvent par une réponse vague et frustrante : "ça dépend". Dans cet article, nous allons creuser un peu plus et tenter de trouver une réponse plus précise à ce type de question.
Lorsque vous collez un aimant sur un morceau de fer ou d'acier, l'acier se comporte temporairement comme un aimant. On peut dire qu'il possède des pôles nord et sud, tout comme les autres aimants que nous vendons.
Nous appelons ce morceau d'acier un "aimant temporaire" car lorsque nous retirons l'aimant, l'effet disparaît. C'est pourquoi les aimants en néodyme sont appelés "aimants permanents". L'aimantation est permanente et n'a pas besoin d'un aimant externe ou d'un champ magnétique pour être maintenue.
A propos de la géométrie
Allons droit au but : si vous avez une configuration spécifique, comment savoir si une pièce d'acier améliorera ou dégradera les performances ? Lorsque nos ingénieurs disent que la réponse dépend des détails, ils font en réalité référence à la géométrie.
Quelles sont la taille et la forme des aimants ?
Quelles sont les dimensions et la forme de l'acier ?
Comment sont-ils alignés les uns sur les autres ? À quoi s'en tiennent-ils ?
Quel est leur effet ? Êtes-vous plus intéressé par l'attraction d'un objet ou par l'intensité du champ magnétique qui déclenche le capteur ?
Pour tenter de répondre à cette question, éloignons-nous du trombone et considérons un scénario plus général.
Commencez par un simple aimant cylindrique, tel qu'un aimant D44 de 1/4″ de diamètre x 1/4″ d'épaisseur. Ensuite, fixez un disque/cylindre en acier sur l'aimant, d'un diamètre et d'une épaisseur que nous pouvons spécifier. Nous pouvons choisir ces deux tailles pour envisager un grand cylindre, un disque fin ou tout ce qui se trouve entre les deux. Quelle est l'incidence de la taille sur l'intensité du champ magnétique ou sur l'attraction observée à l'extrémité du disque d'acier ? Comment ces résultats se comparent-ils à ce que nous observons sans le disque d'acier ?
Le sélecteur ci-dessous vous permet d'essayer différentes tailles de cylindres en acier placés au-dessus de l'aimant. Il vous permet d'estimer l'intensité du champ magnétique à l'extrémité du disque d'acier ou l'attraction à la surface du disque d'acier.
Répondre à la question
Tout cela est très amusant, mais revenons à la question initiale : Si je place un morceau d'acier sur cet aimant, cela augmentera-t-il ou diminuera-t-il l'intensité du champ magnétique ?
Commençons par une base de référence pour comparer nos résultats. Notre base de référence est celle où il n'y a aucune pièce en acier. Vous pouvez choisir cette situation en sélectionnant le diamètre "Aucun". Les résultats obtenus en l'absence de pièces en acier sont identiques à ceux d'un aimant unique dans l'espace libre, décrits dans notre article "Champs de surface". Nous avons simplement mesuré l'intensité du champ magnétique à différentes distances de la surface de l'aimant. L'intensité du champ magnétique est forte près de la surface de l'aimant et diminue rapidement à mesure que la distance augmente.
Dans le graphique ci-dessous, nous avons représenté ces valeurs de base par la ligne bleue foncée la plus épaisse. Les résultats sont les mêmes que ceux de l'outil de sélection ci-dessus, mais ils sont représentés sur un graphique.
Que se passe-t-il si, au lieu de laisser un vide d'air entre l'aimant et le point de mesure, nous plaçons un disque ou une barre d'acier de 1/4″ de diamètre au-dessus de l'aimant ? Comment les mesures se comparent-elles à celles obtenues si la barre est placée à la place de l'entrefer ? Selon la hauteur du disque d'acier de 1/4″ de diamètre, nous obtenons des réponses différentes.
Si la hauteur du cylindre d'acier est de 1/8″ ou moins, l'intensité du champ est faible. Le disque d'acier réduit l'intensité du champ au point de mesure. Il est préférable de ne laisser qu'un espace d'air.
Si la hauteur est de 1/4″ ou plus, nous nous attendons à ce que l'intensité du champ soit plus forte. Le disque d'acier étend le champ fort plus loin de l'aimant.
Sur la figure, le fond vert indique les endroits où l'intensité du champ augmente lorsque le disque d'acier est utilisé (par rapport à l'absence de disque d'acier). Le fond rouge indique les endroits où l'intensité du champ diminue. Après toutes ces recherches, nous en revenons à notre réponse initiale : les résultats dépendent de la géométrie !
Plus compliqué encore, la force de traction est différente !
La force de champ et la force de traction ne sont pas la même chose. Bien que ces chiffres puissent sembler vaguement liés, il n'existe pas de relation univoque entre les deux. Il s'agit de mesures très différentes des performances d'un aimant.
La figure ci-dessous montre la même série de résultats, mais en mesurant la force de traction d'une grande plaque d'acier au lieu de l'intensité du champ. Bien que les formes soient similaires, les résultats sont différents. Toutes les formes d'acier qui étaient plus faibles dans l'analyse précédente de la résistance au champ ne donneront pas une force de traction plus faible. Certaines formes peuvent donner une force de traction importante mais une résistance au champ plus faible. Dans d'autres cas, c'est l'inverse qui est vrai.
Dans notre étude sur l'intensité du champ magnétique, un disque ou un cylindre de plus petit diamètre produit un champ magnétique plus intense qu'un disque ou un cylindre de plus grand diamètre. Mais la force de traction n'est pas aussi simple. Si vous observez le diamètre du plus petit au plus grand, vous verrez que la force de traction est plus faible, qu'elle atteint un maximum pour une tôle d'acier de 3/16 de pouce de diamètre, puis qu'elle diminue à nouveau. C'est vraiment compliqué !
Les performances d'un aimant dépendent non seulement de la forme de l'aimant et de l'objet en acier qui l'entoure, mais aussi de la mesure des performances à laquelle vous attachez de l'importance.
