Základy fyziky magnetismu, díl 4.: Intenzita pole v okolí magnetu

Vzdušným prostorem se magnetické pole šíří obtížně. S rostoucí vzdáleností od zdroje intenzita pole velmi prudce klesá, a to po exponenciále. Zjednodušeně to platí pro všechny zdroje magnetického pole, tedy jak pro vodič elektrického proudu (či cívku), tak i pro permanentní magnet. Dosah pole v okolí magnetu je dán použitým materiálem, třídou kvality a velikostí magnetu. Na základě svých analýz jsem vytvořil jakousi mapu magnetického pole v okolí neodymového magnetu (třídy N48), který má délku a šířku v poměru stran 1:1. Vpravo se nachází ke stažení. Pomocí podbarvení a mezních čar černé barvy je zobrazena intenzita pole (hodnoty magnetické indukce) a pomocí rastru drobných ukazatelů směru je možné pozorovat orientaci pole v každém místě. Mapu je možné použít jak pro krychlové magnety, tak pro válcové magnety (mají-li průměr a délku zhruba stejnou). Zároveň je univerzální pro všechny velikosti magnetů, protože měřítko této mapy je proměnlivé. Čtvercová mřížka, kterou je mapa vybavena, se rozměrově přizpůsobuje velikosti magnetu. Čtverce mřížky tedy představují vždy takovou skutečnou velikost, jak velký je řešený magnet.

Mnohdy se považuje za samozřejmost, že nejintenzivnější pole magnetu se nachází u jeho pólů. To však nemusí platit v každém případě. Záleží to na poměru délky a šířky magnetu. Dlouhý tyčový magnet (magnetovaný klasicky podélně) skutečně vykazuje nejvyšší hodnoty magnetické indukce u pólů, avšak v případě "placatých" (krátkých válcových) magnetů to již neplatí. Jak jsme si již uváděli, indukční čáry mají výraznou tendenci se uzavírat nejkratší možnou cestou. V případě krátkých válcových magnetů tedy magnetický tok dychtivě protéká podél bočních stran magnetu, což má za následek, že nejvíce intenzivní pole se pak nenachází u pólů, nýbrž podél boků magnetu. Pozorujme to na následujícím obrázku.
 

 
A pokud bych chtěli být velmi striktní, měli bychom zmínit, že absolutně nejintenzivnější pole se v případě magnetu (libovolných proporcí) nachází vždy v těsné blízkosti hran, jelikož tam zmagnetovaná hmota "vyčnívá". Tato skutečnost by měla být dobře pozorovatelná prakticky na každé mé vizualizaci, na které se nějaký permanentní magnet nachází.

Na závěr si ještě zmíníme jeden poznatek ke zvyšování intenzity pole u pólů (a současně zvyšování dosahu pole) pomocí volby velké délky tyčového magnetu, nebo skládáním několika kratších magnetů za sebou. Svými výpočty jsem ověřil, že postupné další a další přikládání magnetů (nebo volba postupně větší a větší délky jednoho magnetu), má na zesilování pole postupně stále menší a menší efekt. Ilustruje to uvedený graf, na kterém je zřetelný postupně stále slabší efekt, který je ve skutečnosti daný logaritmickou křivkou. Pokud potřebujeme u pólů velmi intenzivní magnetické pole, osobně považuji za optimální použít magnet (nebo "štos" magnetů), jehož celková délka bude zhruba pětinásobkem, nebo maximálně desetinásobkem, šířky (průměru). Usilovat o větší délky již zřejmě nebude efektivní.
 

Adam Benda

vystaveno: 17. července 2017

 

Prosím, ohodnoťte tento článek: (zaškrtněte výroky, s nimiž souhlasíte) Článek je srozumitelný Článek je zajímavý Článek obsahuje zásadní nebo užitečné poznatky

Hodnocení návštěvníků: Článek je srozumitelný 100 %   Článek je zajímavý 100 %   Článek obsahuje zásadní nebo užitečné poznatky 100 %   Celkem hlasovalo 5 návštěvníků