Perisai medan magnet magnet kekal, perisai medan magnet berselang-seli

Untuk mengurangkan kekuatan medan magnet magnet kekal atau medan magnet berselang-seli frekuensi rendah dengan arus ulang-alik di kawasan ruang tertentu, gunakan perisai magnetik… Berbanding dengan medan elektrik, yang agak mudah dilindungi oleh aplikasi sel Faraday, medan magnet tidak boleh disaring sepenuhnya, ia hanya boleh dilemahkan sedikit sebanyak di lokasi tertentu.

Dalam amalan, untuk tujuan penyelidikan saintifik, dalam perubatan, dalam geologi, dalam beberapa bidang teknikal yang berkaitan dengan angkasa dan tenaga nuklear, medan magnet yang sangat lemah sering terlindung, induksi yang jarang melebihi 1 nT.

Kita bercakap tentang kedua-dua medan magnet kekal dan medan magnet berubah-ubah dalam julat frekuensi yang luas. Induksi medan magnet bumi, sebagai contoh, tidak melebihi 50 μT secara purata; medan sedemikian, bersama-sama dengan bunyi frekuensi tinggi, lebih mudah dilemahkan dengan perisai magnetik.

Apabila ia berkaitan dengan melindungi medan magnet sesat dalam elektronik kuasa dan kejuruteraan elektrik (magnet kekal, transformer, litar arus tinggi), selalunya cukup untuk menyetempatkan sebahagian besar medan magnet daripada cuba menghapuskannya sepenuhnya. Perisai feromagnetik — untuk melindungi medan magnet kekal dan frekuensi rendah

Cara pertama dan paling mudah untuk melindungi medan magnet ialah penggunaan perisai feromagnetik (badan) dalam bentuk silinder, kepingan atau sfera. Bahan cangkerang sedemikian mesti ada kebolehtelapan magnet yang tinggi dan daya paksaan yang rendah.

Apabila perisai sedemikian diletakkan dalam medan magnet luaran, aruhan magnet dalam feromagnet perisai itu sendiri ternyata lebih kuat daripada di dalam kawasan terlindung, di mana aruhan akan menjadi lebih rendah.

Mari kita pertimbangkan contoh skrin dalam bentuk silinder berongga.

Rajah menunjukkan bahawa garis aruhan medan magnet luaran yang menembusi dinding skrin feromagnetik menebal di dalamnya dan terus dalam rongga silinder, oleh itu garis aruhan akan lebih jarang. Iaitu, medan magnet di dalam silinder akan kekal minimum. Untuk prestasi berkualiti tinggi kesan yang diperlukan, bahan feromagnetik dengan kebolehtelapan magnet yang tinggi digunakan, seperti permaloid atau mu-logam.

Ngomong-ngomong, hanya menebalkan dinding skrin bukanlah cara terbaik untuk meningkatkan kualitinya.Lebih berkesan ialah perisai ferromagnetik berbilang lapisan dengan jurang antara lapisan yang membentuk perisai, di mana pekali perisai akan sama dengan hasil pekali perisai untuk lapisan individu — kualiti perisai perisai berbilang lapisan akan lebih baik daripada kesan lapisan berterusan dengan ketebalan sama dengan jumlah lapisan atas.

Terima kasih kepada skrin ferromagnetik berbilang lapisan, adalah mungkin untuk mencipta bilik terlindung magnet untuk pelbagai kajian. Lapisan luar skrin sedemikian dibuat dalam kes ferromagnet ini, yang tepu pada nilai aruhan yang tinggi, manakala lapisan dalamnya adalah logam mu, permaloid, metglass, dsb. — daripada ferromagnet yang tepu pada nilai aruhan magnet yang lebih rendah.

Perisai tembaga — untuk melindungi medan magnet berselang-seli

Sekiranya perlu untuk melindungi medan magnet berselang-seli, maka bahan dengan kekonduksian elektrik yang tinggi digunakan, seperti sayang.

Dalam kes ini, medan magnet luaran yang berubah-ubah akan mendorong arus aruhan dalam skrin konduktif, yang akan meliputi ruang isipadu terlindung, dan arah medan magnet arus aruhan ini dalam skrin akan bertentangan dengan medan magnet luaran. , perlindungan daripadanya diatur sedemikian. Oleh itu, medan magnet luaran akan diberi pampasan sebahagian.

Di samping itu, semakin tinggi frekuensi arus, semakin tinggi pekali perisai. Sehubungan itu, untuk frekuensi yang lebih rendah dan lebih-lebih lagi untuk medan magnet malar, skrin feromagnetik adalah paling sesuai.

Pekali penyaringan K, bergantung pada kekerapan medan magnet berselang-seli f, saiz skrin L, kekonduksian bahan ayak dan ketebalannya d, boleh didapati lebih kurang dengan formula:

Penggunaan skrin superkonduktor

Seperti yang anda ketahui, superkonduktor mampu mengalihkan sepenuhnya medan magnet dari dirinya sendiri. Fenomena ini dikenali sebagai Kesan Meissner… Menurut Peraturan Lenz, sebarang perubahan dalam medan magnet dalam superkonduktor menjana arus aruhan yang, dengan medan magnetnya, mengimbangi perubahan dalam medan magnet dalam superkonduktor.

Jika kita membandingkannya dengan konduktor biasa, maka dalam superkonduktor arus aruhan tidak melemah dan oleh itu dapat memberikan kesan magnet pampasan untuk jangka masa yang lama (secara teori).

Kelemahan kaedah ini boleh dianggap sebagai kosnya yang tinggi, kehadiran medan magnet sisa di dalam skrin yang ada sebelum peralihan bahan kepada keadaan superkonduktor, serta kepekaan superkonduktor terhadap suhu. Dalam kes ini, aruhan magnet kritikal untuk superkonduktor boleh mencapai puluhan tesla.

Kaedah perisai dengan pampasan aktif

Untuk mengurangkan medan magnet luar, medan magnet tambahan yang sama magnitud tetapi bertentangan arah dengan medan magnet luar dari mana kawasan tertentu akan dilindungi boleh dicipta secara khusus.

Ini dicapai melalui pelaksanaan gegelung pampasan khas (gegelung Helmholtz) — sepasang gegelung pembawa arus tersusun sepaksi yang serupa yang dipisahkan oleh jarak jejari gegelung. Medan magnet yang agak seragam diperoleh di antara gegelung tersebut.

Untuk mencapai pampasan untuk keseluruhan isipadu kawasan tertentu, anda memerlukan sekurang-kurangnya enam gegelung tersebut (tiga pasang), yang diletakkan mengikut tugas tertentu.

Aplikasi biasa untuk sistem pampasan sedemikian adalah perlindungan terhadap gangguan frekuensi rendah yang dihasilkan oleh rangkaian elektrik (50 Hz), serta melindungi medan magnet bumi.

Biasanya, sistem jenis ini berfungsi bersama dengan penderia medan magnet. Tidak seperti perisai magnet, yang mengurangkan medan magnet bersama-sama dengan bunyi bising dalam keseluruhan volum yang dibatasi oleh perisai, perlindungan aktif menggunakan gegelung pampasan membolehkan untuk menghapuskan gangguan magnet hanya di kawasan tempatan yang ditala.

Tanpa mengira reka bentuk sistem gangguan anti-magnet, setiap daripada mereka memerlukan perlindungan anti-getaran, kerana getaran skrin dan sensor menyumbang kepada penjanaan gangguan magnet tambahan daripada skrin bergetar itu sendiri.