Az elmélettől a gyakorlatig

Ha mágnesekkel tervez dolgozni, érdemes tudni, hogy mi áll a számok mögött, amelyek a mágnesek húzóerejét írják le. Mert egy mágnes húzóereje nem csak egy szám – ez több tényezőtől is függ. Ez az útmutató gyakorlati információkat nyújt, hogy könnyebben megértse az elméletet és a gyakorlatba is átültesse azt.

Inkább olvasni szeret? A videó tartalma a következő cikkben található:

---

A mágnesek katalógusaiban és specifikációiban gyakran találkozunk olyan kifejezésekkel, mint a kilogrammban megadott húzóerő, de olyan fizikai mértékegységekkel is, mint a Tesla (T) vagy a Gauss (Gs). A Tesla és a Gauss azt jellemzik, hogy milyen erős a mágnes húzóereje a mágnes egy adott pontjában. Mivel azonban a mező értéke a mágnes körüli különböző pontokon eltérő, ezek a mértékegységek nem használhatók a mágnes egyetlen számként kifejezett teljes húzóerejének meghatározására. Ezért a Tesla és a Gauss értékek elsősorban a tudósok és mérnökök számára fontos a kutatásban és a precíziós számításokban, de a hétköznapi felhasználó számára alig van hasznuk. Tehát az e-boltunkban kilogrammban adjuk meg a mágnes húzóerejét. Ez a szám megmutatja, hogy egy mágnes mekkora súlyt bírna el a gravitációval szemben, amíg le nem válik az acél felületről. El tudja képzelni, hogy amikor megfog egy mágnest a kezével és elkezdi húzni, az Ön által érzett ellenállás hasonló ahhoz, mintha egy azonos tömegű súlyt emelne fel.

---

A katalógusban megadott mágnes húzóerő érték az ideális laboratóriumi körülmények között mért maximális húzóerőt tükrözi. A gyakorlatban azonban az eredmény gyakran alacsonyabb. Ez számos tényezőtől függ – főként az acél felület minőségétől és vastagságától, a mágnes húzásának irányától és attól, hogy a mágnes mennyire tapad a felülethez.

• Az acél felület anyaga és vastagsága

  [01:38]

Ahhoz, hogy a mágnes megtartsa teljes erejét, az acél felületnek lágy, ötvözetlen acélból (adalékanyagok nélküli szerkezeti acélból) kell készülnie, amely kiválóan vezeti a mágneses indukciót. Ezzel szemben a rozsdamentes acél kevésbé alkalmas mágnesnek – típusától függően lehet szinte teljesen nem mágneses, vagy csak észrevehetően gyengébb húzóerővel. Ugyanilyen fontos az acél felület vastagsága is. Ideális esetben legalább a mágnes magassága felének kell lennie. Ha az acél felület túl vékony, a mágneses mező áthalad rajta, és a kapott mágneses húzóerő sokkal alacsonyabb lesz a vártnál. Más szóval, egy mágnes csak annyira erős, mint az acél, amelyhez rögzítik.

• A húzás iránya

  [01:46]

A mágnes akkor a legerősebb, ha merőlegesen felfelé húzza az acél felületről. Ekkor hat az úgynevezett szakítószilárdság. Ezzel szemben, amikor a mágnes a falhoz van rögzítve, és a teher lefelé húzza, akkor a nyíróerő – amely sokkal kisebb – hat rá. Ezért egy olyan mágnes, amely több kilogrammot is megtartana a mennyezeten, könnyen lecsúszik a falról kisebb súllyal.

• Érintkezés az acél felülettel

  [02:08]

Ahhoz, hogy a mágnes a lehető legerősebben tartson, teljes felületén érintkeznie kell az acél felülettel. Már egy vékony festékréteg vagy rozsda is kis rést (távolságot) hoz létre, ami észrevehetően csökkenti a húzóerejét.

De vigyázat, nem csak a rés mérete számít. A húzóerő-csökkenés mértéke a mágnes típusától is függ. Hagyományos neodímium mágneseknél már 1 mm-es rés is akár a felére csökkentheti a húzóerőt. Pot mágneseknél ez a csökkenés még szembetűnőbb. Bár erősebbek, mint az azonos méretű különálló neodímium mágnesek, amikor teljes mértékben érintkeznek az acél felülettel, a húzóerejük gyorsabban csökken azonos távolság esetén.

---

Az előző szakaszban leírt elmélet gyakorlati megerősítése érdekében egy sor egyszerű mérést végeztünk. A tesztben kétféle, eltérően viselkedő mágnest vettünk figyelembe:

• Neodímium hengermágnes 10×5 mm – N42
• Pot mágnes süllyesztett csavarlyukkal 20×6 mm

Minden mérést digitális függőmérlegen végeztünk. Az acélalap, amelytől a mágnest húztuk, 19 mm vastag volt.

---

Mérési eredmények

• Szakítószilárdság

  • Deklarált húzóerő: 2,8 kg – Mért: 2,88 kg (megfelel a katalógusértéknek).

• A távolság hatása

  • 1 mm-es rés → 1,6 kg (ami az eredeti erő 56%-a )
  • 2 mm-es rés → 0,69 kg (ami az eredeti erő csak 24%-a )
  • 3 mm-es rés → 0,35 kg (azaz az eredeti erő csak 12%-a )

• Amikor két mágnes közel kerül egymáshoz

  Közvetlen érintkezés esetén két mágnes hasonló erővel tart, mint egy mágnes acél alapzaton. A különbség azonban akkor válik láthatóvá, amikor rés keletkezik: míg egy önálló mágnes már egy kis rés esetén is gyorsan veszít az erejéből az acélhoz képest (1 mm-es rés → erő 56%-a), a két mágnes képes megtartani eredeti vonzóerejének nagyobb százalékát. Például 1 mm-es résnél a mágnespár ereje még mindig körülbelül a 70%-án marad.

• A szakítószilárdság és a távolság hatása

  • Deklarált húzóerő: 10 kg – Mért: 12,5 kg (kicsit több, mint a katalógusban szereplő érték).
  • 1 mm távolságnál a húzóerő az eredeti érték körülbelül 11%-ára csökkent.
  Egy 20×6-os, süllyesztett csavarlyukkal ellátott, pot mágnes úgy van kialakítva, hogy húzóerejét az elülső oldalra koncentrálja, amely érintkezik az acél felülettel. Ezáltal közvetlen érintkezésnél jelentősen erősebb, mint egy hasonló méretű, önálló mágnes – tesztünkben 12,5 kg-os mért húzóerőt ért el, ami még a katalógusban szereplő 12 kg-os értéket is kissé meghaladta. A hátrány akkor válik nyilvánvalóvá, amikor rés keletkezik a mágnes és az acél felület között. Bár közvetlen érintkezéskor rendkívül erős, 1 mm távolságban a húzóereje az eredeti értékének körülbelül 11%-ára csökkent. Ez azt jelenti, hogy bár ezek a mágnesek ideálisak közvetlenül egy felülethez való rögzítésre, már egy kis rés is gyorsabban gyengíti őket, mint a hagyományos neodímium mágneseket.

---

Következtetés

A mágnes húzóereje nem csak egy szám a katalógusban. Befolyásolja az acél felület anyaga, a húzás iránya, az érintkezés minősége, valamint az is, hogy keletkezik-e rés a mágnes és az acél felület között.
Reméljük, hogy ez a gyakorlati információ segített jobban megérteni a mágneses erőt, és megkönnyíti saját projektjei megvalósítását.