不知道你們有沒(méi)有過(guò)這樣的經(jīng)歷：拿著一塊方方正正的強(qiáng)力磁鐵，想去吸個(gè)什么小零件，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，好像每次都是磁鐵的“邊角料”部分最先“出手”，一吸一個(gè)準(zhǔn)，而正中間那塊區(qū)域反而顯得有點(diǎn)“反應(yīng)遲鈍”。
這事兒就奇了怪了，難道磁鐵也喜歡旁觀？中間的核心區(qū)域反而是“劃水”的？
今天，咱們就來(lái)把這個(gè)小問(wèn)題掰扯清楚。下次再有人跟你聊起“表磁”，你就能輕松接上話(huà)，甚至還能拋出幾個(gè)專(zhuān)業(yè)名詞，讓他刮目相看！
什么是表磁？
表磁，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是磁鐵表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度，通常用高斯（Gauss）或特斯拉（Tesla）來(lái)表示。我們可以用一種叫高斯計(jì)或特斯拉計(jì)的儀器來(lái)測(cè)量它。這些工具通過(guò)感應(yīng)磁場(chǎng)給出讀數(shù)，讓我們快速知道磁鐵表面能對(duì)外產(chǎn)生多大的磁力。
在工業(yè)生產(chǎn)或日常檢測(cè)中，表磁常被當(dāng)作一個(gè)方便的指標(biāo)。比如，你可以用高斯計(jì)掃一下磁鐵，看看它的表磁是否達(dá)到預(yù)期。但表磁到底能告訴我們什么？它真能代表磁鐵的全部性能嗎？讓我們接著往下看。
結(jié)論先上：磁鐵的磁力，邊緣強(qiáng)，中心弱！
沒(méi)錯(cuò)，你日常觀察到的現(xiàn)象是完全正確的！對(duì)于一塊形狀規(guī)則的永磁體（比如方形、圓形、圓環(huán)），它的表面磁場(chǎng)強(qiáng)度（簡(jiǎn)稱(chēng)“表磁”）并不是均勻分布的，而是邊緣區(qū)域最強(qiáng)，越往中心走，磁力越弱。
這就好比一個(gè)大型演唱會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，雖然內(nèi)場(chǎng)的觀眾離舞臺(tái)最近，但往往是出入口和通道兩側(cè)的“黃金位置”人擠人，最為擁擠。磁力線(xiàn)，也喜歡湊這個(gè)“熱鬧”。
一片圓形磁鐵的磁力線(xiàn)分布，可以看出邊緣的磁力線(xiàn)遠(yuǎn)比中心密集
為什么會(huì)這樣？來(lái)認(rèn)識(shí)一下磁鐵內(nèi)部的“調(diào)皮蛋”
你可能會(huì)問(wèn)：“為啥呀？磁鐵不是一整塊材料嗎？為什么會(huì)有這么大差異？”
問(wèn)得好！這就要提到一個(gè)在磁鐵內(nèi)部默默搞事情的“調(diào)皮蛋”——退磁場(chǎng)（Demagnetizing Field）。
咱們可以把一塊磁鐵想象成一個(gè)紀(jì)律嚴(yán)明的“士兵方陣”，里面有無(wú)數(shù)個(gè)微小的“磁疇小兵”，它們都朝著同一個(gè)方向，整齊劃一，對(duì)外顯示出強(qiáng)大的磁力。
磁鐵內(nèi)部無(wú)數(shù)個(gè)磁疇整齊排列，方向一致
但是！一旦這些“小兵”形成了方陣（也就是磁鐵被磁化后），它們自己也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)“反作用力”。這個(gè)力，就是退磁場(chǎng)。它的方向剛好跟“小兵”們整齊劃一的方向相反，就像一群想要“開(kāi)小差”、“往回跑”的調(diào)皮蛋，總想著削弱整個(gè)方陣的威力。
這個(gè)“退磁場(chǎng)”在磁鐵內(nèi)部的分布也是不均勻的。它在磁鐵的幾何中心位置最強(qiáng)，而在邊緣和角落最弱。
? 在中心： “調(diào)皮蛋”勢(shì)力最強(qiáng)，把“士兵”的對(duì)外戰(zhàn)斗力抵消了一部分，所以中心表磁就弱了。
? 在邊緣： “調(diào)皮蛋”勢(shì)力最弱，幾乎沒(méi)什么抵抗力，“士兵”們可以全力對(duì)外輸出，所以邊緣的表磁就顯得特別強(qiáng)。
磁鐵內(nèi)的退磁場(chǎng)（藍(lán)色箭頭）
這事兒對(duì)我們選用磁鐵有啥用？
明白了“邊緣強(qiáng)，中心弱”的道理，對(duì)我們合理使用磁鐵來(lái)說(shuō)，可是相當(dāng)有用的！
1. 測(cè)量表磁要規(guī)范： 如果你用高斯計(jì)去測(cè)量磁鐵的表磁，一定要記住，測(cè)中心點(diǎn)和測(cè)邊緣點(diǎn)，得出的數(shù)值會(huì)差很多！行業(yè)內(nèi)通常默認(rèn)測(cè)量磁鐵的幾何中心點(diǎn)作為標(biāo)準(zhǔn)。下次看到表磁數(shù)據(jù)時(shí)，你可以多問(wèn)一句：“測(cè)的是中心點(diǎn)嗎？” 盡顯專(zhuān)業(yè)。
2. 磁鐵形狀影響性能： 這也解釋了為什么細(xì)長(zhǎng)的磁鐵（比如磁棒）比扁平的磁鐵（比如薄片）磁力感覺(jué)更強(qiáng)。因?yàn)榧?xì)長(zhǎng)形狀的磁鐵，其中心的“退磁場(chǎng)”效應(yīng)相對(duì)較小，“內(nèi)耗”少了，整體對(duì)外磁力自然就更強(qiáng)悍。這也是為什么在某些精密應(yīng)用，對(duì)磁鋼的形狀和尺寸比（長(zhǎng)徑比）有非常特殊的要求。
總結(jié)一下，劃重點(diǎn)！
? 結(jié)論： 磁鐵表面磁磁場(chǎng)，是邊緣最強(qiáng)，中心最弱。
? 原因： 磁鐵內(nèi)部存在一個(gè)與主磁場(chǎng)方向相反的“退磁場(chǎng)”，它在中心最強(qiáng)，在邊緣最弱，削弱了中心的表磁。
? 應(yīng)用： 這個(gè)原理直接影響我們?nèi)绾螠?zhǔn)確測(cè)量表磁，以及如何根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)計(jì)磁鐵的形狀。
是不是很簡(jiǎn)單有趣？一個(gè)小小的磁鐵，內(nèi)部竟然也上演著一場(chǎng)“正邪對(duì)抗”的大戲。其實(shí)，在永磁材料的世界里，類(lèi)似這樣有趣的知識(shí)還有很多。歡迎告訴我們?nèi)魏文銓?duì)磁鐵的好奇與疑問(wèn)！
想更深入了解磁鐵的性能或如何選擇合適的磁鐵嗎？可以參考[永磁材料選擇指南]
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發(fā)布時(shí)間: 25-08-12