Magnetismus - Teorie

[adam.benda]

Pokud byste někdy potřebovali vytvořit pásmo plynulého homogenního magnetického pole (klidně i zacyklovaného), doporučuji tento způsob, který je naznačen v obrázku.
###

[A(&F)]

... nechci bejt šťoural, ale nedá mi to ... ...

... před časem se zde již po "Xnácté" probíralo, že při sériovém "štosování" stejně polarizovaných pernametních magnetů shodných rozměrů i vlastností (tj. naprosto identické magnety v konfiguraci SJSJSJ nebo JSJSJS) se sice jejich síly sčítají, avšak síla výsledného pole neodpovídá součtu sil polí jednotlivých prvků ... (a že snad i dokonce postupně dochází k postupném slábnutí = tj. že od překročení hranice určitého počtu magnetů již potom nedochází k dalšímu "přičítání") ...

... byť (i přes dříve zde napsané jistě "velmi zajímavé teorie" ) se mi nepodařilo dohledat, kde má tato "dogmaticko tezoidní domněnka" svůj prapůvod, nicméně předpokládám, že vznikla díky pokusničení s magnety nevhodných vlastností nebo nevhodnými podmínkami pokusu (popř. v souvislosti s obojím, jelikož se navzájem nevylučují) ... např.:
1.) ... magnety s nepřesně opracovanými plochami pólů, kdy vlivem vzájemného nedokonalého (ne)dosednutí styčných ploch sousedících magnetů dochází k "částečnému úniku siločar" jednotlivých prvků a jejich uzavření mimo konce sestavy ... (což samozřejmě mohou způsobit i mikroskopická zrnka mezi jednotlivými plochami)
2.) ... neodymové magnety ...... pomineme-li jejich ne zcela přesný tvar (viz jejich kulaté hrany, tedy bod č. 1), tak poměrně mnoho lidí zapomíná, že z důvodu prevence (proti působení vzdušné vlhkosti) jsou "neodymy" opatřeny tenkou ochrannou vrstvou, nejčastěji galvanickým povlakem s niklovým základem (povětšinou ve skladbě Ni-Cu-Ni, popř. ještě v kombinaci s dalšími kovy, např. zlatem) ...... no a nikl je co?? ... no přece silné ferromagnetikum !!! ... ... a jsme zpátky u stejného problému, jako u "magnetu zabaleného v železe" ... ..... pokud by se však jednalo o méně běžný neodym s jinou ochrannou vrstvou, např. lak, epoxid, zinek, atd., tak potom opět platí výše uvedené v bodě č. 1 ...

... ... Anri ...

---------
PeS: ... ačkoliv nanesená galvanická vrstvička niklu je velmi "tenoulilinká", pouze v řádu několika mikronů, tak u neodymových magnetů způsobuje "částečný mezipólový magnetický zkrat", ve kterém se ztrácí až několik procent "původní síly magnetu" ... i přesto je to nejpoužívanější způsob povrchové ochrany, anžto je spolehlivý a výrobně nenáročný ...

[adam.benda]

... před časem se zde již po "Xnácté" probíralo, že při sériovém "štosování" stejně polarizovaných pernametních magnetů shodných rozměrů i vlastností (tj. naprosto identické magnety v konfiguraci SJSJSJ nebo JSJSJS) se sice jejich síly sčítají, avšak síla výsledného pole neodpovídá součtu sil polí jednotlivých prvků ...

Ahoj Ánri. Už jsem tu s tím otravoval mnohokrát, ale rád to připomenu znovu:

Při štosování magnetů (nebo při volení stále delšího jednoho magnetu) se obecně zvyšuje intenzita pole (u pólu) logaritmicky - viz graf. Tedy k lineárnímu sčítání intenzity nebo "síly" pole nedochází. Samozřejmě to může mírně zkreslit ten feromagnetický obal každého magnetu, ale to už bychom se nípali v drobnostech, které nevím, jestli je nutné roznípávat. (Díky tomu, že je to přímo feromagnetikum, je to zkreslení o to menší.)

V téhle věci ještě může zmást ta skutečnost, že magnetické pole se rozkládá kolem dlouhého tyčového magnetu jinak, než třeba u krátkého (tenkého) magnetu.
###

[poota]

Jestli mohu něco k tomu Anriho příspěvku - předpokládám, že bude značný rozdíl mezi sloupcem magnetů pokládaných přímo a rovnou na sebe, tedy bez nějaké mezery - a mezi magnety narovnanými nad sebou s určitými mezerami.
Jinak doznávám, že mě přece jenom trochu překvapuje, že ta parabolická křivka platí úplně stejně pro délku jak "jednokusového" magnetu tak i pro stejně dlouhý štos magnetů dílčích.

Zdravím - poota

[A(&F)]

Jakmile je délka magnetu větší než průměr pólů, pole se soustřeďuje především u pólů (je u pólů nejsilnější). Ale když jde o placatý magnet (délka magnetu je menší než průměr pólu), pole se tolik nesoustřeďuje u pólů, ale po stranách magnetu.(!)

... Adame, pls, jak jsi dospěl k tomuto tvrzení (a k tomu grafu) ??? ... Anri ...

[adam.benda]

... předpokládám, že bude značný rozdíl mezi sloupcem magnetů pokládaných přímo a rovnou na sebe, tedy bez nějaké mezery - a mezi magnety narovnanými nad sebou s určitými mezerami. ...

Určitě, rozdíl by tam měl být velký. Kdybyste to nutně potřebovali, mohl bych odvodit vztah pro naštosování bez mezery a pro štos s volitelnými mezerami. Výsledné křivky by se daly porovnat, ale pokud hádám správně, ta křivka vycházející z mezer by byla pouze víc splácnutá směrem dolů. Dá to hodně práce a chvíli to potrvá, tak jen, kdyby to bylo fakt nutné...

... Jinak doznávám, že mě přece jenom trochu překvapuje, že ta parabolická křivka platí úplně stejně pro délku jak "jednokusového" magnetu tak i pro stejně dlouhý štos magnetů dílčích. ...

Pokud je svoleno, že lze zanedbat to opravdu miniaturní zkreslení dané mikroskopickou mezerou mezi magnety danou drsností povrchu a další nepatrnou distancí ochranným (třeba niklovým) obalem magnetu, pak je skutečně šumák, jestli je to štos, nebo dlouhý magnet.

[poota]

.. ta křivka vycházející z mezer by byla pouze víc splácnutá směrem dolů. Dá to hodně práce a chvíli to potrvá, tak jen, kdyby to bylo fakt nutné...

Myslím, že to nijak nutné není.
Předpokládám, že se značná část magnetického pole bude odehrávat hlavně v těch mezerách, takže na ten "vnějšek" kolem sloupce toho zbyde podstatně míň.

Zdravím - poota

[adam.benda]

Jakmile je délka magnetu větší než průměr pólů, pole se soustřeďuje především u pólů (je u pólů nejsilnější). Ale když jde o placatý magnet (délka magnetu je menší než průměr pólu), pole se tolik nesoustřeďuje u pólů, ale po stranách magnetu.(!)

... Adame, pls, jak jsi dospěl k tomuto tvrzení (a k tomu grafu) ??? ... Anri ...

Ani u jedné z otázek nevím, jak odpovědět nějak stručně a stravitelně, protože mi to taky chvíli trvalo a nedospěl jsem k tomu jen na základě nějaké poučky, vzorce atd. Ale zkusím to nějak podat.

Ohledně toho, jak proporce magnetu (délka vs. průměr pólu) determinují rozložení pole kolem magnetu. Dospěl jsem k tomu na základě poměrně pracných výpočtů, ale ono to celkově do sebe zapadá třeba i z toho pohledu, že velmi "krátký" prostor podél boků krátkého magnetu je opravdu velmi lukrativní pro tužbu pole, se co nejkratší cestou uzavřít. Pole se však vrhne touto cestou s takovým nadšením, že třeba u středu pólu intenzita pole velmi prořídne a jak se skutečně vehementně cpe přes okraj (a podél boků magnetu) k druhému pólu, u boků je pak intenzita nakonec vyšší. Tohle bylo poetické vyprávění, ale vychází to hlavně z analytických výpočtů, které jsem si už kdysi dávno vypotil.

Ohledně logaritmické závislosti u štosu... Tady už nemám ani žádnou poetickou pohádku, kterou bych mohl podat nějaké lidštější vysvětlení. Nelidské vysvětlení totiž vede přes diferenciální počet, který se mi v tomto případě opravdu hodně hodil. Jde o to, že intenzita pole u pólu daná různou délkou magnetu (nebo různou délkou štosu) odpovídá integrálu příspěvků všech dílčích magnetických domén v celé délce magnetu(/štosu). Pak bylo docela fajn, že výsledkem integrálu nebyla nějaká nekřesťansky složitá rovnice, ale, světe div se, přirozený logaritmus v té nejjednodušší podobě. (Příroda tím naznačila, že důsledky různě dlouhého magnetu nebo štosu až tak složité nejsou.)

[A(&F)]

Samozřejmě to může mírně zkreslit ten feromagnetický obal každého magnetu, ale to už bychom se nípali v drobnostech, ....

... no ona to zas až taková "drobnost" není ... neb ten únik magnetického pole pomocí povrchové niklové vrstvy je totiž poměrně "značný" ...... tato vrstva navíc dosti zásadně mění tvar pole sousedících neodymů ... ... (pokovené neodymy mají oproti jiným nepokoveným magnetů deformovaný tvar pole) ...

pokus: ... z více kusů kvádrových magnetů sestav delší "štůsek", polož jej na rovnou podložku a k němu (ve stejné nebo opačné polarizaci) shora přilož další kratší štůsek, složený např. ze tří magnetů ...... tímto posouvej po tom delším ... ..... posouvaná část se bude zastavovat přesně na rozhraní jednotlivých magnetů spodního štůsku (teda krom konců sestavy, kde již začnou vzájemně působit přitažlivé nebo odpudivé síly z koncových pólů obou částí) ...

Poniklované naštosované neodymy - úniky pole ....jpg

... ... Anri ...

[martin11]

Při štosování magnetů (nebo při volení stále delšího jednoho magnetu) se obecně zvyšuje intenzita pole (u pólu) logaritmicky - viz graf. Tedy k lineárnímu sčítání intenzity nebo "síly" pole nedochází. Samozřejmě to může mírně zkreslit ten feromagnetický obal každého magnetu, ale to už bychom se nípali v drobnostech, které nevím, jestli je nutné roznípávat. (Díky tomu, že je to přímo feromagnetikum, je to zkreslení o to menší.)

V téhle věci ještě může zmást ta skutečnost, že magnetické pole se rozkládá kolem dlouhého tyčového magnetu jinak, než třeba u krátkého (tenkého) magnetu. Zkráceně, třeba pro případ tyčového magnetu klasicky magnetovaného podélně (axiálně)...: Jakmile je délka magnetu větší než průměr pólů, pole se soustřeďuje především u pólů (je u pólů nejsilnější). Ale když jde o placatý magnet (délka magnetu je menší než průměr pólu), pole se tolik nesoustřeďuje u pólů, ale po stranách magnetu.(!) "Vyvážený stav", kdy je pole rovnoměrně rozprostřeno všude kolem magnetu, nastane ve chvíli, kdy délka magnetu i průměr pólu jsou stejné. (Takto nakreslený magnet bude odpovídat čtverci.) K tomuto tématu připojuji názorný obrázek.
(Vypadá to jako skvěle "kontroverzní tvrzení", to bude zase ohlas... )

myslím, že toto pojednání je jedno ze stěžejních při konsrukci MM. "štosování" magnetů má význam jen do určité míry, hraje zde významnou roli poměr velikosti stran magnetů. Jakékoliv přidávání magnetů "jen tak" podle "citu" to je to co jsem do teď dělal vlastně nemá smysl, a byla by to jen velká náhoda se trefit tam,kam potřebujeme.
Závěr této úvahy směřuje k tomu, že každý kdo si začne s magnety na tema MM by měl nakreslit jak magnety budou uspořádány a tuto sestavu "protáhnout" zobrazovačem. Zde se ukáže dejme tomu s 80% přesností jak je soustava životaschopná. Konstruktér - bastlíř uvidí ...aha tady je chyba a už na papíře by ho měla přejít chuť dále do projektu investovat. Můj případ...nechám svůj pístový projekt zanalizovat Adamem.../ za úplatek...v penězích.../...protože investice deset tisíc do lineárních ložisek je rozhodně větší nežli nechat spočítat /za prníze/ účinky magnetů na sebe.
píšu to také hlavně proto, že Adam do projektu investoval neuvěřitelně svého času...a ten jak známo také není zadarmo.

tak a nyní jen namalovat a poslat Adame analizuj martin11

Opravena citace a.b

[adam.benda]

Ánri, to je ale klidně možné, že se Ti takový experiment chová tak, jak popisuješ. Já jsem popisoval věci kolem samotného štosu, ale když přijdeš se složitější situací, samozřejmě se to může chovat různě (a může se třeba i mnohem více projevit ta feromagnetická obalová vrstva). Však ty Tvé štosy můžu narvat do prográmku, pokud by to k něčemu bylo. Program tedy nepočítá s feromagnetikem, ale třeba vyplyne, že to chování takových štosů není až tolik v důsledku tenkého feromag. obalu, jako spíš z celkového charakteru pole.

Martine, analýzu samozřejmě uděláme, nejlepší je to načrtnout na milimetrový papír. (Omezení je pouze v tom, že nákres by měl odpovídat pouze jednomu "řezu prostorem", který by měl splývat s osami všech magnetů. Jakmile bys měl ve své koncepci něco, co bude z tohoto jednoho řezu "vyčuhovat do prostoru", může to představovat problém.) Tvého postoje k případnému bakšiši si cením. Stejně tak ale platí, že jsi štamgasta a máš "nárok" na gratis.

[poota]

Martine, ... Tvého postoje k případnému bakšiši si cením. Stejně tak ale platí, že jsi štamgasta a máš "nárok" na gratis.

Tohle je ale úplně špatně
Měl jsi z něj vyrazit aspoň slib, že se už konečně naučí správně citovat

Zdravím - poota

[A(&F)]

... ale třeba vyplyne, že to chování takových štosů není až tolik v důsledku tenkého feromag. obalu, jako spíš z celkového charakteru pole.

... tak jinak ... ...... fyzicky porovnej vzájemné chování dvou delších tyčových feritových magnetů vůči sobě (nejlépe v konfiguraci "T" ) se vzájemným chováním dvou stejně velikých "štůsků z pokovených neodymů" (JSJSJS) ...... vidíš ten rozdíl ?? ... ...

... ... Anri ...

[adam.benda]

Jo, však jo, klidně. :-) Ve složitější sestavě (třeba dva různé štosy), se to může celé chovat všelijak a i role feromag. obalu magnetů může sehrát o dost větší roli. Když ale budeme mluvit o samotném jednom štosu, vliv feromag. obalu je skutečně zanedbatelný. Podobně jako mezera mezi magnety, která je více méně daná drsností jejich povrchů. Je to dáno hodně tím, že tím niklem prochází pole s podobnou homogenitou, jako prochází uvnitř magnetů.

Ono to bude pravděpodobně tak, že tam, kde sehraje roli vliv feromag. obalu magnetů, tak tam sehraje i podobnou roli ta miniaturní mezera mezi magnety.

[poota]

Nějaké rozdíly velikosti jednoho procenta bych klidně pomíjel a vůbec se jimi nezabýval.

Spíš by mě zajímalo, jestli je nějaký výraznější rozdíl mezi vnějším polem výrazně dlouhého magnetu a stejně dlouhého štosu. Podle dosavadního předpokládám, že asi ne a když tak jenom nevelký - u štosu by možná mohla být trochu oslabená ta koncová pole polem pólů díky malému zesílení bočních polí, ke kterému by mohlo dojít kvůli "přechodům" mezi jednotlivými magnety, takže spíš prakticky než v teorii výpočtů.
Ale rád si počkám, co na to Frankensteinek.

Zdravím - poota