Izolator magnetyczny i ekranowanie pola magnetycznego. Ekranowanie magnetyczne

Ekranowanie pól magnetycznych można przeprowadzić na dwa sposoby:

Ekranowanie materiałami ferromagnetycznymi.

Ekranowanie prądami wirowymi.

Pierwsza metoda jest zwykle stosowana do ekranowania stałych pól MF i niskich częstotliwości. Druga metoda zapewnia znaczną skuteczność ekranowania MP Wysoka częstotliwość. Ze względu na efekt skóry, gęstość prądu wirowego i siłę prądu przemiennego pole magnetyczne gdy zagłębia się w metal, spada zgodnie z wykładniczym prawem:

Zmniejszenie pola i prądu, które nazywa się równoważną głębokością penetracji.

Im mniejsza głębokość wnikania, tym większy prąd płynie w powierzchniowych warstwach ekranu, tym większe wytworzone przez niego odwrotne MF, które wypiera pole zewnętrzne źródła odbioru z przestrzeni zajmowanej przez ekran. Jeśli ekran jest wykonany z materiału niemagnetycznego, efekt ekranowania będzie zależał tylko od określonej przewodności materiału i częstotliwości pola ekranującego. Jeśli ekran jest wykonany z materiału ferromagnetycznego, to przy innych warunkach równych, duże e będzie w nim indukowane przez pole zewnętrzne. s.s. ze względu na większą koncentrację linii pola magnetycznego. Przy tej samej przewodności materiału prądy wirowe będą wzrastać, co skutkuje mniejszą głębokością penetracji i lepszym efektem ekranowania.

Przy doborze grubości i materiału ekranu należy kierować się nie właściwościami elektrycznymi materiału, ale kierować się względami wytrzymałości mechanicznej, wagi, sztywności, odporności na korozję, łatwości łączenia poszczególnych części i wykonywania styków przejściowych między nimi o niskiej rezystancji, łatwości lutowania, spawania i tak dalej.

Z danych zawartych w tabeli widać, że dla częstotliwości powyżej 10 MHz folie miedziane, a tym bardziej srebrne o grubości około 0,1 mm dają znaczny efekt ekranowania. Dlatego przy częstotliwościach powyżej 10 MHz dopuszczalne jest stosowanie ekranów wykonanych z pokrytego folią getinaksu lub włókna szklanego. Przy wysokich częstotliwościach stal daje większy efekt ekranowania niż metale niemagnetyczne. Należy jednak pamiętać, że takie ekrany mogą wprowadzać znaczne straty w obwodach ekranowanych ze względu na duże oporność i zjawiska histerezy. Dlatego takie ekrany mają zastosowanie tylko w przypadkach, w których można zignorować tłumienie wtrąceniowe. Ponadto, dla większej skuteczności ekranowania, ekran musi mieć mniejszą oporność magnetyczną niż powietrze, wtedy linie pola magnetycznego mają tendencję do przechodzenia wzdłuż ścianek ekranu i wnikania w przestrzeń poza ekranem w mniejszej liczbie. Taki ekran jest równie odpowiedni do ochrony przed skutkami pola magnetycznego, jak i do ochrony przestrzeni zewnętrznej przed wpływem pola magnetycznego wytwarzanego przez źródło wewnątrz ekranu.

Istnieje wiele gatunków stali i permaloju o różnych wartościach przenikalności magnetycznej, dlatego dla każdego materiału należy obliczyć wartość głębokości penetracji. Obliczenia dokonuje się według przybliżonego równania:

1) Ochrona przed zewnętrznym polem magnetycznym

Linie magnetyczne siły zewnętrznego pola magnetycznego (linie indukcji magnetycznego pola interferencyjnego) przechodzą głównie przez grubość ścianek ekranu, który ma niską oporność magnetyczną w porównaniu z oporem przestrzeni wewnątrz ekranu . W rezultacie zewnętrzne pole magnetyczne interferencyjne nie wpłynie na działanie obwodu elektrycznego.

2) Ekranowanie własnego pola magnetycznego

Takie dźwiganie stosuje się, gdy zadaniem jest ochrona zewnętrznych obwodów elektrycznych przed skutkami pola magnetycznego wytwarzanego przez prąd cewki. Indukcyjność L, czyli gdy wymagane jest praktycznie zlokalizowanie interferencji wytworzonej przez indukcyjność L, to taki problem rozwiązuje się za pomocą ekranu magnetycznego, jak pokazano schematycznie na rysunku. Tutaj prawie wszystkie linie pola pola cewki indukcyjnej zostaną zamknięte przez grubość ścianek ekranu, nie wykraczając poza nie, ponieważ opór magnetyczny ekranu jest znacznie mniejszy niż opór otaczającej przestrzeni.

3) Podwójny ekran

W podwójnym ekranie magnetycznym można sobie wyobrazić, że część magnetycznych linii sił, które wychodzą poza grubość ścianek jednego ekranu, zamknie się przez grubość ścianek drugiego ekranu. W ten sam sposób można sobie wyobrazić działanie podwójnego ekranu magnetycznego podczas lokalizowania zakłóceń magnetycznych wytworzonych przez element obwodu elektrycznego znajdujący się wewnątrz pierwszego (wewnętrznego) ekranu: większość linii pola magnetycznego (magnetycznych linii błądzących) zamknie się przez ściany ekranu zewnętrznego. Oczywiście w ekranach podwójnych grubość ścianek i odległość między nimi muszą być racjonalnie dobrane.

Całkowity współczynnik ekranowania osiąga największą wartość w przypadkach, gdy grubość ścianki i szczelina między ekranami zwiększają się proporcjonalnie do odległości od środka ekranu, a szczelina jest średnią geometryczną grubości ścianek sąsiadujących z nią ekranów . W tym przypadku współczynnik ekranowania:

L = 20lg (H/Ne)

Wytwarzanie podwójnych sit zgodnie z tym zaleceniem jest praktycznie trudne ze względów technologicznych. Dużo bardziej celowe jest dobranie odległości między osłonami sąsiadującymi ze szczeliną powietrzną ekranów, większej niż grubość pierwszego ekranu, w przybliżeniu równej odległości między stek pierwszego ekranu a krawędzią elementu obwodu ekranowanego (na przykład cewki i cewki indukcyjne). Wybór takiej lub innej grubości ścianki ekranu magnetycznego nie może być jednoznaczny. Określana jest racjonalna grubość ścianki. materiał ekranu, częstotliwość zakłóceń i określony współczynnik ekranowania. Warto wziąć pod uwagę następujące kwestie.

1. Wraz ze wzrostem częstotliwości zakłóceń (częstotliwości zmiennego pola magnetycznego zakłóceń) przenikalność magnetyczna materiałów maleje i powoduje spadek właściwości ekranowania tych materiałów, ponieważ wraz ze spadkiem przenikalności magnetycznej zmniejsza się opór magnetyczny strumień wywierany przez ekran wzrasta. Z reguły spadek przepuszczalności magnetycznej wraz ze wzrostem częstotliwości jest najbardziej intensywny dla tych materiałów magnetycznych, które mają najwyższą początkową przepuszczalność magnetyczną. Na przykład blacha elektrotechniczna o niskiej początkowej przenikalności magnetycznej zmienia nieznacznie wartość jx wraz ze wzrostem częstotliwości, a permalloy, który ma duże początkowe wartości przenikalności magnetycznej, jest bardzo wrażliwy na wzrost częstotliwości pola magnetycznego ; jego przenikalność magnetyczna gwałtownie spada wraz z częstotliwością.

2. W materiałach magnetycznych poddanych oddziaływaniu pola magnetycznego interferencyjnego o wysokiej częstotliwości zauważalny jest efekt powierzchniowy polegający na przemieszczeniu strumienia magnetycznego na powierzchnię ścianek ekranu, co powoduje wzrost oporu magnetycznego ekranu. W takich warunkach zwiększanie grubości ścianek ekranu poza granice zajmowane przez strumień magnetyczny przy danej częstotliwości wydaje się prawie bezużyteczne. Taki wniosek jest błędny, ponieważ zwiększenie grubości ścianki prowadzi do spadku oporu magnetycznego ekranu nawet przy występowaniu efektu powierzchniowego. Jednocześnie należy również wziąć pod uwagę zmianę przepuszczalności magnetycznej. Ponieważ zjawisko naskórkowości w materiałach magnetycznych zwykle staje się bardziej zauważalne niż spadek przepuszczalności magnetycznej w zakresie niskich częstotliwości, wpływ obu czynników na dobór grubości ścianek ekranu będzie różny w różnych zakresach częstotliwości zakłóceń magnetycznych. Z reguły spadek właściwości ekranowania wraz ze wzrostem częstotliwości zakłóceń jest wyraźniejszy w ekranach wykonanych z materiałów o wysokiej początkowej przenikalności magnetycznej. Powyższe cechy materiałów magnetycznych stanowią podstawę zaleceń dotyczących doboru materiałów i grubości ścianek ekranów magnetycznych. Zalecenia te można podsumować w następujący sposób:

A) ekrany wykonane ze zwykłej stali elektrotechnicznej (transformatorowej) o małej początkowej przenikalności magnetycznej mogą być w razie potrzeby stosowane w celu uzyskania małych współczynników ekranowania (Ke 10); takie ekrany zapewniają prawie stały współczynnik ekranowania w dość szerokim paśmie częstotliwości, do kilkudziesięciu kiloherców; grubość takich ekranów zależy od częstotliwości zakłóceń, a im niższa częstotliwość, tym większa wymagana grubość ekranu; na przykład przy częstotliwości pola interferencji magnetycznej 50-100 Hz grubość ścianek ekranu powinna wynosić w przybliżeniu 2 mm; jeżeli wymagane jest zwiększenie współczynnika ekranowania lub większa grubość ekranu, wskazane jest zastosowanie kilku warstw ekranujących (osłony podwójne lub potrójne) o mniejszej grubości;

B) zaleca się stosowanie ekranów wykonanych z materiałów magnetycznych o wysokiej przepuszczalności początkowej (np. permalloy) w przypadku konieczności zapewnienia dużego współczynnika ekranowania (Ke > 10) w stosunkowo wąskim paśmie częstotliwości, a nie zaleca się doboru grubość każdej powłoki ekranu magnetycznego większa niż 0,3-0,4 mm; efekt ekranowania takich ekranów zaczyna zauważalnie spadać przy częstotliwościach powyżej kilkuset lub tysięcy herców, w zależności od początkowej przepuszczalności tych materiałów.

Wszystko, co zostało powiedziane powyżej o ekranach magnetycznych, odnosi się do słabych pól interferencyjnych. Jeśli ekran znajduje się w pobliżu silnych źródeł zakłóceń i występują strumienie magnetyczne przy dużej indukcji magnetycznej, jak wiadomo, należy wziąć pod uwagę zmianę przepuszczalności dynamicznej magnetycznej w zależności od indukcji; konieczne jest również uwzględnienie ubytków grubości sita. W praktyce nie spotyka się tak silnych źródeł pól zakłóceń magnetycznych, w których należałoby brać pod uwagę ich oddziaływanie na ekrany, z wyjątkiem niektórych szczególnych przypadków, które nie przewidują praktyki radioamatorskiej i normalne warunki obsługa urządzeń radiotechnicznych o szerokim zastosowaniu.

Test

1. W przypadku ekranowania magnetycznego ekran musi:
1) mają mniejszy opór magnetyczny niż powietrze;
2) mają rezystancję magnetyczną równą powietrzu
3) mają większy opór magnetyczny niż powietrze

2. W przypadku ekranowania pola magnetycznego Uziemienie ekranu:
1) nie wpływa na skuteczność ekranowania
2) Zwiększa skuteczność ekranowania magnetycznego
3) Zmniejsza skuteczność ekranowania magnetycznego

3. Przy niskich częstotliwościach (<100кГц) эффективность магнитного экранирования зависит от:
a) Grubość ekranu, b) Przenikalność magnetyczna materiału, c) Odległość ekranu od innych obwodów magnetycznych.
1) Tylko a i b są prawdziwe
2) Tylko b i c są prawdziwe
3) Tylko a i b są prawdziwe
4) Wszystkie opcje są poprawne

4. Ekranowanie magnetyczne przy niskich częstotliwościach wykorzystuje:
1) Miedź
2) Aluminium
3) Permaloj.

5. Ekranowanie magnetyczne przy wysokich częstotliwościach wykorzystuje:
1) Żelazo
2) Permaloy
3) Miedź

6. Przy wysokich częstotliwościach (>100 kHz) skuteczność ekranowania magnetycznego nie zależy od:
1) Grubość ekranu

2) Przenikalność magnetyczna materiału
3) Odległości pomiędzy ekranem a innymi obwodami magnetycznymi.

Wykorzystana literatura:

2. Semenenko, V.A. Bezpieczeństwo informacji/ V. A. Semenenko - Moskwa, 2008

3. Yarochkin, V.I. Bezpieczeństwo informacji / V.I. Yarochkin - Moskwa, 2000.

4. Demirchan, K.S. Podstawy teoretyczne Elektrotechnika Tom III / K.S. Demirchan S.-P, 2003

Jest rzeczą oczywistą, że namagnesowanie ciał ferromagnetycznych, paramagnetycznych i diamagnetycznych zachodzi nie tylko wtedy, gdy umieszczamy je wewnątrz solenoidu, ale generalnie zawsze, gdy substancja znajduje się w polu magnetycznym. We wszystkich tych przypadkach do pola magnetycznego, które istniało przed wprowadzeniem do niego substancji, dodaje się pole magnetyczne w wyniku namagnesowania tej substancji, w wyniku czego zmienia się pole magnetyczne. Z tego, co zostało powiedziane w poprzednich akapitach, jasno wynika, że ​​najsilniejsze zmiany w polu zachodzą, gdy wprowadza się do niego ciała ferromagnetyczne, w szczególności żelazo. Bardzo wygodnie jest obserwować zmianę pola magnetycznego wokół ciał ferromagnetycznych na podstawie wzoru linii pola uzyskanego za pomocą opiłków żelaza. Na ryc. 281 pokazuje na przykład zmiany obserwowane po wprowadzeniu kawałka żelaza prostokątny kształt w pole magnetyczne, które wcześniej było jednolite. Jak widać pole przestaje być jednorodne i nabiera złożonego charakteru; w niektórych miejscach wzrasta, w innych słabnie.

Ryż. 281. Zmiana pola magnetycznego po wprowadzeniu do niego kawałka żelaza

148.1. Kiedy kompasy są instalowane i kalibrowane na nowoczesnych statkach, to do odczytów kompasu wprowadzane są poprawki, w zależności od kształtu i położenia części statku oraz od położenia na nim kompasu. Wyjaśnij, dlaczego jest to konieczne. Czy korekty zależą od gatunku stali użytej do budowy statku?

148.2. Dlaczego statki wyposażane są przez ekspedycje badające ziemskie pole magnetyczne zbudowane nie ze stali, lecz z drewna, a do mocowania skóry używa się miedzianych śrub?

Bardzo ciekawy i praktycznie ważny jest obraz, który obserwujemy, gdy zamknięte żelazne naczynie, takie jak wydrążona kula, jest wprowadzane w pole magnetyczne. Jak widać na ryc. 282 w wyniku dodania zewnętrznego pola magnetycznego do pola namagnesowanego żelaza, pole w wewnętrznej części kuli prawie zanika. Służy do tworzenia ochrony magnetycznej lub ekranowania magnetycznego, to znaczy do ochrony niektórych urządzeń przed działaniem zewnętrznego pola magnetycznego.

Ryż. 282. Pusta żelazna kula jest wprowadzana do jednolitego pola magnetycznego.

Obraz, który obserwujemy przy tworzeniu ochrony magnetycznej, wygląda jak tworzenie ochrony elektrostatycznej za pomocą osłony przewodzącej. Istnieje jednak zasadnicza różnica między tymi zjawiskami. W przypadku ochrony elektrostatycznej metalowe ścianki mogą być dowolnie cienkie. Wystarczy np. posrebrzyć powierzchnię szklane naczynie umieszczony w polu elektrycznym, aby wewnątrz naczynia nie było pola, które pęka na powierzchni metalu. W przypadku pola magnetycznego cienkie żelazne ścianki nie stanowią ochrony dla przestrzeń wewnętrzna: pola magnetyczne przechodzą przez żelazo, a wewnątrz naczynia pojawia się pewne pole magnetyczne. Dopiero przy odpowiednio grubych ścianach żelaznych osłabienie pola wewnątrz wnęki może stać się tak silne, że ochrona magnetyczna nabiera praktycznego znaczenia, chociaż w tym przypadku pole wewnątrz nie jest całkowicie zniszczone. I w tym przypadku osłabienie pola nie jest wynikiem jego pęknięcia na powierzchni żelaza; linie pola magnetycznego w żadnym wypadku nie są odcięte, ale pozostają zamknięte, jak poprzednio, przechodząc przez żelazo. Przedstawiając graficznie rozkład linii pola magnetycznego w grubości żelaza i we wnęce otrzymujemy obraz (ryc. 283), z którego wynika, że ​​osłabienie pola wewnątrz wnęki jest wynikiem zmiany kierunku linie pola, a nie ich przerwa.

EKRAN MAGNETYCZNY

EKRAN MAGNETYCZNY

(magnetyczny) - ochrona obiektu przed oddziaływaniem magnetycznym. pola (stałe i zmienne). Nowoczesny badania w wielu dziedzinach nauki (fizyka, geologia, paleontologia, biomagnetyzm) i technologii (badania kosmiczne, energia jądrowa, materiałoznawstwo) są często związane z pomiarami bardzo słabych magnesów. pola ~10 -14 -10 -9 T w szerokim zakresie częstotliwości. Zewnętrzne pola magnetyczne (np. szum Tl Ziemi z Tl, magnesy z sieci elektrycznych i transportu miejskiego) powodują silne zakłócenia w działaniu bardzo czułego urządzenia. magnetometryczny ekwipunek. Zmniejszenie wpływu magnetycznego. pola w silny stopień określa możliwość trzymania magnesu. pomiary (patrz np. Pola magnetyczne obiektów biologicznych). Wśród metod M. e. najczęstsze są następujące.

Wydrążony cylinder ekranujący wykonany z substancji ferromagnetycznej z ( 1 - wew. cylinder, 2 -wewnętrzny powierzchnia). Magnetyczny szczątkowy pole wewnątrz cylindra

tarcza ferromagnetyczna- blacha, walec, kula (lub k.-l. o innym kształcie) z materiału o wysokiej przepuszczalność magnetyczna m niska indukcja resztkowa w r i mały siła przymusu N s. Zasadę działania takiego ekranu można zilustrować na przykładzie wydrążonego cylindra umieszczonego w jednorodnym polu magnetycznym. pole (rys.). Linie indukcyjne wew. magn. pola B ext, przy przejściu z medium c do materiału sita zauważalnie gęstnieją, a we wnęce cylindra zmniejsza się gęstość linii indukcyjnych, tj. pole wewnątrz cylindra jest osłabione. Osłabienie pola opisuje f-loy

gdzie D-średnica cylindra, d- grubość jego ściany, - magn. przepuszczalność materiału ściennego. Do obliczenia sprawności M. e. objętość różn. konfiguracje często używają f-lu

gdzie jest promień sfery zastępczej (praktycznie porównaj rozmiar ekranu w trzech wzajemnie prostopadłych kierunkach, ponieważ kształt ekranu ma niewielki wpływ na sprawność ME).

Z fl (1) i (2) wynika, że ​​użycie materiałów o wysokiej magnetyczności. przepuszczalność [np. permalloy (36-85% Ni, reszta Fe i dodatki stopowe) lub mu-metal (72-76% Ni, 5% Cu, 2% Cr, 1% Mn, reszta Fe)] znacznie poprawia jakość ekranów (do żelaza). Z pozoru oczywisty sposób na poprawę ekranowania poprzez pogrubienie ścianki nie jest optymalny. Ekrany wielowarstwowe z przerwami między warstwami działają wydajniej, dla których współczynniki. ekranowanie jest równe iloczynowi współczynnika. dla dep. warstwy. Są to ekrany wielowarstwowe (zewnętrzne warstwy materiałów magnetycznych, które są nasycone przy wysokie wartości W, wewnętrzne - wykonane z permaloju lub mu-metalu) stanowią podstawę do budowy pomieszczeń zabezpieczonych magnetycznie do badań biomagnetycznych, paleomagnetycznych itp. Należy zauważyć, że aplikacja materiały ochronne Typ permalloy wiąże się z szeregiem trudności, w szczególności z tym, że ich wielkość. właściwości pod odkształceniami i środkami. ogrzewanie pogarsza się, praktycznie nie pozwalają na spawanie, co oznacza. zakręty itp. mechaniczne. masa. W nowoczesnym magn. ekrany są szeroko stosowanym ferromagnesem. metalowe okulary(metokulary), zamknięte na magnes. właściwości do permalloyu, ale nie tak wrażliwe na czynniki mechaniczne. wpływy. Tkanina utkana z pasków metglass pozwala na produkcję miękkich magnesów. ekrany o dowolnym kształcie, a przesiewanie wielowarstwowe tym materiałem jest znacznie prostsze i tańsze.

Ekrany wykonane z wysoce przewodzącego materiału(Cu, A1 itd.) służą do ochrony przed zmiennymi magnetycznymi. pola. Przy zmianie zewnętrznej magn. pola w ścianach ekranu powstają indukcyjnie. prądy, do żyta pokrywają ekranowaną objętość. Magn. pole tych prądów skierowane jest przeciwnie do wew. zaburzenia i częściowo je kompensuje. Dla częstotliwości powyżej 1 Hz współczynnik zastawianie Do rośnie proporcjonalnie do częstotliwości:

gdzie - stała magnetyczna, - przewodność elektryczna materiału ściennego, L- wielkość ekranu, - grubość ścianki, f- częstotliwość kołowa.

Magn. ekrany z Cu i Al są mniej wydajne niż ferromagnetyczne, szczególnie w przypadku elektromagnesu niskiej częstotliwości. pola, ale łatwość produkcji i niski koszt często sprawiają, że są one bardziej preferowane w użyciu.

ekrany nadprzewodzące. Działanie tego typu ekranów opiera się na efekt Meissnera - całkowite przemieszczenie magnesu. pola z nadprzewodnika. Przy każdej zmianie zewnętrznej magn. w nadprzewodnikach powstają prądy, które zgodnie z Zasada Lenza zrekompensować te zmiany. W przeciwieństwie do konwencjonalnych przewodników w nadprzewodnikach, indukcja prądy nie zanikają, a zatem kompensują zmianę strumienia podczas całego okresu eksploatacji zewn. pola. Fakt, że ekrany nadprzewodzące mogą działać przy bardzo niskich temp-pax i polach nieprzekraczających krytycznych. wartości (patrz krytyczne pole magnetyczne), prowadzi do znacznych trudności w projektowaniu dużych magnetycznie chronionych „ciepłych” objętości. Jednak odkrycie nadprzewodniki wysokotemperaturowe tlenkowe(OVS), autorstwa J. Bednorza i K. Müllera (J. G. Bednorz, K. A. Miiller, 1986), stwarza nowe możliwości wykorzystania magnesów nadprzewodzących. ekrany. Podobno po pokonaniu technologicznym. trudności w produkcji OVS, ekrany nadprzewodnikowe będą wykorzystywane z materiałów, które stają się nadprzewodnikami w temperaturze wrzenia azotu (a w przyszłości prawdopodobnie w temperaturze pokojowej).

Należy zauważyć, że wewnątrz objętości chronionej magnetycznie przez nadprzewodnik zachowane jest pole resztkowe, które istniało w nim w momencie przejścia materiału ekranu do stanu nadprzewodzącego. Aby zmniejszyć to pole resztkowe, konieczne jest specjalne. . Na przykład, aby przenieść ekran do stanu nadprzewodzącego przy małym polu magnetycznym w porównaniu z ziemskim. pole w chronionej objętości lub skorzystaj z metody „sit pęczniejących”, w której powłoka ekranu w postaci złożonej zostaje przeniesiona do stanu nadprzewodzącego, a następnie wyprostowana. Takie środki pozwalają na chwilę obecną, w niewielkich objętościach, ograniczonych ekranami nadprzewodnikowymi, zredukować pola resztkowe do wartości T.

Aktywny środek przeciwzakłóceniowy przeprowadzane za pomocą cewek kompensacyjnych, które tworzą magnes. pole równe co do wielkości i przeciwne w kierunku pola interferencyjnego. Sumując się algebraicznie, pola te kompensują się nawzajem. Naib. Znane są cewki Helmholtza, które są dwiema identycznymi współosiowymi cewkami kołowymi z prądem, odsuniętymi od siebie o odległość równą promieniowi cewek. Wystarczająco jednorodny magnetyczny. pole jest tworzone pośrodku między nimi. Aby zrekompensować trzy spacje. komponenty wymagają co najmniej trzech par cewek. Istnieje wiele wariantów takich systemów, a o ich wyborze decydują konkretne wymagania.

System ochrony czynnej jest zwykle stosowany do tłumienia zakłóceń niskoczęstotliwościowych (w zakresie częstotliwości 0-50 Hz). Jednym z jej spotkań jest odszkodowanie za post. magn. pola Ziemi, które wymagają wysoce stabilnych i potężnych źródeł prądu; drugi to kompensacja wahań magnetycznych. pola, dla których można zastosować słabsze źródła prądu sterowane czujnikami magnetycznymi. pola, np. magnetometry wysoka czułość - kalmary lub fluxgates. W dużej mierze o kompletności kompensacji decydują te czujniki.

Istnieje istotna różnica między ochroną aktywną a magnetyczną. ekrany. Magn. ekrany eliminują hałas w całej ograniczonej przez ekran głośności, a aktywna ochrona eliminuje zakłócenia tylko w lokalnym obszarze.

Wszystkie systemy tłumienia magnetycznego zakłócenia wymagają antywibracji. ochrona. Wibracje ekranów i czujników magnetycznych. same pola mogą stać się źródłem uzupełnień. ingerencja.

Oświetlony.: Rose-Ince A., Roderick E., Wprowadzenie do fizyki nadprzewodnictwa, przeł. z angielskiego, M., 1972; Stamberger G.A., Urządzenia do wytwarzania słabych stałych pól magnetycznych, Novosib., 1972; Vvedensky V.L., Ozhogin V.I., Superczuła magnetometria i biomagnetyzm, M., 1986; Bednorz J.G., Muller K.A., Możliwe wysokie nadprzewodnictwo Tc w układzie Ba-La-Cr-O, "Z. Phys.", 1986, Bd 64, S. 189. S. P. Naurzakov.

Encyklopedia fizyczna. W 5 tomach. - M.: Encyklopedia radziecka. Redaktor naczelny AM Prochorow. 1988 .

Zobacz, co „EKRANOWANIE MAGNETYCZNE” znajduje się w innych słownikach:

ekranowanie magnetyczne- Ogrodzenie wykonane z materiałów magnetycznych, które otacza miejsce instalacji kompasu magnetycznego i znacznie zmniejsza pole magnetyczne w tym obszarze. [GOST R 52682 2006] Tematy nawigacji, nadzoru, kontroli EN ekranowanie magnetyczne DE… … Podręcznik tłumacza technicznego

ekranowanie magnetyczne

Ekranowanie przed polami magnetycznymi za pomocą ekranów wykonanych z materiałów ferromagnetycznych o niskich wartościach indukcji szczątkowej i siły koercji, ale o wysokiej przenikalności magnetycznej… Wielki słownik encyklopedyczny

Ekranowanie pola magnetycznego osłonami wykonanymi z materiałów ferromagnetycznych o niskich wartościach indukcji szczątkowej i koercji, ale o wysokiej przenikalności magnetycznej. * * * EKRAN MAGNETYCZNY EKRAN MAGNETYCZNY, ochrona przed… … słownik encyklopedyczny

Ochrona magnetyczna pola z wykorzystaniem ekranów ferromagnetycznych. materiały o niskich wartościach indukcji szczątkowej i sile przymusu, ale o wysokim magn. przepuszczalność ... Naturalna nauka. słownik encyklopedyczny

Termin moment w odniesieniu do atomów i jądra atomowe może oznaczać: 1) moment wirowy lub spin, 2) magnetyczny moment dipolowy, 3) elektryczny moment kwadrupolowy, 4) inne momenty elektryczne i magnetyczne. różne rodzaje… … Encyklopedia Colliera

- (biomagnetyzm m). Życiowej aktywności każdego organizmu towarzyszy przepływ bardzo słabych prądów elektrycznych w jego wnętrzu. prądy bioprądów (powstają w wyniku aktywności elektrycznej komórek, głównie mięśni i nerwów). Bioprądy generują mag. pole… … Encyklopedia fizyczna

zaślepienie magnetyczne- magnetinis ekranavimas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. ekranowanie magnetyczne vok. magnetische Abschirmung, f rus. ekranowanie magnetyczne, n pran. blindage magnétique, m … Fizikos terminų žodynas

ekranowanie magnetyczne- magnetinis ekranavimas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. ekranowanie magnetyczne vok. magnetische Abschirmung, f rus. ekranowanie magnetyczne, n pranc. blindage magnétique, m … Fizikos terminų žodynas

ekranavimas magnetinis- statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. ekranowanie magnetyczne vok. magnetische Abschirmung, f rus. ekranowanie magnetyczne, n pranc. blindage magnétique, m … Fizikos terminų žodynas

Jak sprawić, by dwa magnesy obok siebie nie wyczuwały swojej obecności? Jaki materiał należy umieścić między nimi, aby linie pola magnetycznego z jednego magnesu nie docierały do ​​drugiego magnesu?

To pytanie nie jest tak banalne, jak mogłoby się wydawać na pierwszy rzut oka. Musimy naprawdę odizolować te dwa magnesy. To znaczy, że te dwa magnesy mogą być obracane w różny sposób i poruszane w różny sposób względem siebie, a jednak każdy z tych magnesów zachowuje się tak, jakby w pobliżu nie było żadnego innego magnesu. Dlatego wszelkie sztuczki polegające na umieszczeniu obok niego trzeciego magnesu lub ferromagnesu, aby stworzyć jakąś specjalną konfigurację pól magnetycznych z kompensacją wszystkich pól magnetycznych w jednym punkcie, zasadniczo nie działają.

Diamagnes???

Czasami błędnie sądzi się, że taki izolator pola magnetycznego może służyć jako diamagnetyczny. Ale to nieprawda. Diamagnes faktycznie osłabia pole magnetyczne. Ale osłabia pole magnetyczne tylko w grubości samego diamagnesu, wewnątrz diamagnesu. Z tego powodu wielu błędnie myśli, że jeśli jeden lub oba magnesy zostaną zamurowane w kawałku diamagnesu, wówczas rzekomo ich przyciąganie lub odpychanie osłabnie.

Ale to nie jest rozwiązanie problemu. Po pierwsze, linie siły jednego magnesu nadal dotrą do drugiego magnesu, to znaczy pole magnetyczne tylko zmniejsza się w grubości diamagnesu, ale nie zanika całkowicie. Po drugie, jeśli magnesy są zamurowane w grubości diamagnesu, to nie możemy ich przesuwać i obracać względem siebie.

A jeśli zrobisz tylko płaski ekran z diamagnesu, to ten ekran przepuszcza pole magnetyczne przez siebie. Co więcej, za tym ekranem pole magnetyczne będzie dokładnie takie samo, jakby ten diamagnetyczny ekran w ogóle nie istniał.

Sugeruje to, że nawet magnesy zatopione w diamagnesie nie doświadczą wzajemnego osłabienia pola magnetycznego. Rzeczywiście, tam, gdzie jest magnes zamurowany, po prostu nie ma diamagnesu w objętości tego magnesu. A ponieważ nie ma diamagnesu w miejscu, w którym znajduje się zamurowany magnes, oznacza to, że oba zamurowane magnesy faktycznie oddziałują ze sobą w taki sam sposób, jak gdyby nie były zamurowane w diamagnesie. Diamagnes wokół tych magnesów jest tak samo bezużyteczny, jak płaski ekran diamagnetyczny między magnesami.

Idealny diamagnes

Potrzebujemy materiału, który na ogół nie przechodziłby przez siebie linii siły pola magnetycznego. Konieczne jest, aby linie siły pola magnetycznego były wypychane z takiego materiału. Jeśli linie siły pola magnetycznego przechodzą przez materiał, to za ekranem takiego materiału w pełni przywracają całą swoją siłę. Wynika to z prawa zachowania strumienia magnetycznego.

W diamagnesie osłabienie zewnętrznego pola magnetycznego następuje z powodu indukowanego wewnętrznego pola magnetycznego. To indukowane pole magnetyczne jest wytwarzane przez kołowe prądy elektronów wewnątrz atomów. Po włączeniu zewnętrznego pola magnetycznego elektrony w atomach muszą zacząć poruszać się po liniach siły zewnętrznego pola magnetycznego. Ten indukowany ruch kołowy elektronów w atomach wytwarza dodatkowe pole magnetyczne, które jest zawsze skierowane przeciw zewnętrznemu polu magnetycznemu. Dlatego całkowite pole magnetyczne wewnątrz diamagnesu staje się mniejsze niż na zewnątrz.

Ale nie ma pełnej kompensacji pola zewnętrznego z powodu indukowanego pola wewnętrznego. Nie ma wystarczającej siły prądu kołowego w atomach diamagnesu, aby wytworzyć dokładnie takie samo pole magnetyczne, jak zewnętrzne pole magnetyczne. Dlatego linie siły zewnętrznego pola magnetycznego pozostają w grubości diamagnesu. Zewnętrzne pole magnetyczne niejako „przebija” materiał diamagnesu na wskroś.

Jedynym materiałem, który wypycha linie pola magnetycznego, jest nadprzewodnik. W nadprzewodniku zewnętrzne pole magnetyczne indukuje takie kołowe prądy wokół linii sił pola zewnętrznego, które wytwarzają przeciwnie skierowane pole magnetyczne dokładnie równe zewnętrznemu polu magnetycznemu. W tym sensie nadprzewodnik jest idealnym diamagnesem.

Na powierzchni nadprzewodnika wektor pola magnetycznego jest zawsze skierowany wzdłuż tej powierzchni, stycznie do powierzchni ciała nadprzewodzącego. Na powierzchni nadprzewodnika wektor pola magnetycznego nie ma składowej skierowanej prostopadle do powierzchni nadprzewodnika. Dlatego linie siły pola magnetycznego zawsze krążą wokół nadprzewodzącego ciała o dowolnym kształcie.

Zginanie wokół nadprzewodnika przez linie pola magnetycznego

Ale to wcale nie oznacza, że ​​jeśli ekran nadprzewodzący zostanie umieszczony między dwoma magnesami, rozwiąże to problem. Faktem jest, że linie siły pola magnetycznego magnesu przejdą do innego magnesu, omijając ekran z nadprzewodnika. Dlatego z płaskiego ekranu nadprzewodzącego nastąpi jedynie osłabienie wzajemnego oddziaływania magnesów.

To osłabienie oddziaływania dwóch magnesów będzie zależeć od tego, jak bardzo wzrosła długość linii pola łączącej oba magnesy. Im większa długość linii łączących siły, tym mniejsze wzajemne oddziaływanie dwóch magnesów.

Jest to dokładnie taki sam efekt, jak zwiększenie odległości między magnesami bez ekranu nadprzewodzącego. Jeśli zwiększysz odległość między magnesami, zwiększy się również długość linii pola magnetycznego.

Oznacza to, że aby zwiększyć długość linii sił łączących dwa magnesy z pominięciem ekranu nadprzewodzącego, konieczne jest zwiększenie wymiarów tego płaskiego ekranu zarówno pod względem długości, jak i szerokości. Doprowadzi to do zwiększenia długości omijających linii pola. A im większe wymiary płaskiego ekranu w porównaniu do odległości między magnesami, tym mniejsze staje się oddziaływanie między magnesami.

Oddziaływanie między magnesami całkowicie zanika dopiero wtedy, gdy oba wymiary płaskiego ekranu nadprzewodzącego staną się nieskończone. Jest to analogiczne do sytuacji, w której magnesy zostały rozdzielone na nieskończenie dużą odległość, a zatem długość łączących je linii pola magnetycznego stała się nieskończona.

Teoretycznie to oczywiście całkowicie rozwiązuje problem. Ale w praktyce nie możemy wykonać nadprzewodzącego płaskiego ekranu o nieskończonych wymiarach. Chciałbym mieć rozwiązanie, które można zastosować w praktyce w laboratorium lub na produkcji. (Zawodowiec warunki życia nie ma już wątpliwości, ponieważ w życiu codziennym nie da się zrobić nadprzewodnika.)

Podział przestrzeni przez nadprzewodnik

W inny sposób płaski ekran o nieskończonych wymiarach można interpretować jako przegrodę całej trójwymiarowej przestrzeni na dwie części, które nie są ze sobą połączone. Ale przestrzeń można podzielić na dwie części nie tylko za pomocą płaskiego ekranu o nieskończonych wymiarach. Każda zamknięta powierzchnia dzieli również przestrzeń na dwie części, na objętość wewnątrz zamkniętej powierzchni i objętość poza zamkniętą powierzchnią. Na przykład każda kula dzieli przestrzeń na dwie części: kulę wewnątrz kuli i wszystko na zewnątrz.

Dlatego kula nadprzewodząca jest idealnym izolatorem pola magnetycznego. Jeśli magnes zostanie umieszczony w takiej nadprzewodzącej sferze, żadne instrumenty nigdy nie wykryją, czy wewnątrz tej kuli znajduje się magnes, czy nie.

I odwrotnie, jeśli zostaniesz umieszczony w takiej kuli, zewnętrzne pola magnetyczne nie będą na ciebie oddziaływać. Na przykład, ziemskie pole magnetyczne będzie niemożliwe do wykrycia wewnątrz takiej nadprzewodzącej kuli za pomocą jakichkolwiek instrumentów. Wewnątrz takiej nadprzewodzącej kuli będzie można wykryć tylko pole magnetyczne od tych magnesów, które również będą znajdować się wewnątrz tej kuli.

Aby więc dwa magnesy nie oddziaływały ze sobą, jeden z tych magnesów musi być umieszczony wewnątrz sfery nadprzewodzącej, a drugi na zewnątrz. Wtedy pole magnetyczne pierwszego magnesu zostanie całkowicie skoncentrowane wewnątrz kuli i nie wyjdzie poza tę kulę. Dlatego drugi magnes nie będzie mile widziany przez pierwszy. Podobnie pole magnetyczne drugiego magnesu nie będzie w stanie wspiąć się wewnątrz kuli nadprzewodzącej. I tak pierwszy magnes nie odczuje bliskiej obecności drugiego magnesu.

Wreszcie możemy obracać i przesuwać oba magnesy w dowolny sposób względem siebie. To prawda, że ​​ruchy pierwszego magnesu są ograniczone promieniem kuli nadprzewodzącej. Ale tak właśnie się wydaje. W rzeczywistości oddziaływanie dwóch magnesów zależy tylko od ich względnej pozycji i ich obrotów wokół środka ciężkości odpowiedniego magnesu. Dlatego wystarczy umieścić środek ciężkości pierwszego magnesu w środku kuli i umieścić początek współrzędnych w tym samym miejscu w środku kuli. Wszystkie możliwe opcje lokalizacji magnesów zostaną określone tylko przez wszystkich możliwe opcje położenie drugiego magnesu względem pierwszego magnesu i ich kąty obrotu wokół ich środków masy.

Oczywiście zamiast kuli można przyjąć dowolny inny kształt powierzchni, na przykład elipsoidę lub powierzchnię w formie pudełka itp. Gdyby tylko podzieliła przestrzeń na dwie części. Oznacza to, że na tej powierzchni nie powinno być dziury, przez którą mógłby się czołgać linia pola, który połączy magnesy wewnętrzne i zewnętrzne.

Ekranowanie pola magnetycznego.

metoda bocznikowa. - Metoda ekranu pola magnetycznego.

Metoda manewrowania pola magnetycznego Służy do ochrony przed stałym i wolno zmieniającym się zmiennym polem magnetycznym. Ekrany wykonane są z materiałów ferromagnetycznych o wysokiej względnej przenikalności magnetycznej (stal, permalloy). W obecności ekranu linie indukcji magnetycznej przechodzą głównie wzdłuż jego ścianek, które mają niską oporność magnetyczną w porównaniu z przestrzenią powietrzną wewnątrz ekranu. Im grubszy ekran i mniej szwów, łączeń, tym skuteczniejsze ekranowanie. Metoda przesuwania ekranu służy do ekranowania przemiennych pól magnetycznych o wysokiej częstotliwości. W tym przypadku stosuje się ekrany wykonane z metali niemagnetycznych. Ekranowanie opiera się na zjawisku indukcji.

Jeśli umieścisz miedziany cylinder na ścieżce równie zmiennego mola magnetycznego, w którym wzbudzane są przemienne prądy wirowe (prądy Foucaulta). Pole magnetyczne tych prądów będzie zamknięte; wewnątrz cylindra będzie skierowany w stronę pola podniecenia, a na zewnątrz w tym samym kierunku co pole podniecenia. Powstałe pole jest osłabiane w pobliżu cylindra i wzmacniane poza nim, tj. następuje przemieszczenie pola z przestrzeni zajmowanej przez walec, co jest jego efektem ekranowania, który będzie tym skuteczniejszy, im mniejszy będzie opór elektryczny walca, czyli im więcej przepływa przez nią prądów wirowych.

Ze względu na efekt powierzchniowy („efekt skóry”) gęstość prądów wirowych i intensywność zmiennego pola magnetycznego, gdy wnikają głębiej w metal, spadają zgodnie z prawem wykładniczym

Gdzie

μ jest względną przenikalnością magnetyczną materiału; μ˳ – próżniowa przenikalność magnetyczna równa 1,25*108 h*cm-1; ρ jest opornością materiału, Ohm*cm; ƒ – częstotliwość, Hz.

Dla materiału niemagnetycznego μ = 1. A efekt ekranowania jest określony tylko przez ƒ i ρ.

Ekranowanie to aktywna metoda ochrony informacji. Ekranowanie pola magnetycznego (ekranowanie magnetostatyczne) stosuje się, gdy konieczne jest stłumienie przetworników przy niskich częstotliwościach od 0 do 3,10 kHz. Skuteczność ekranowania magnetostatycznego wzrasta wraz z zastosowaniem ekranów wielowarstwowych.

Skuteczność ekranowania magnetycznego zależy od częstotliwości i właściwości elektrycznych materiału ekranu. Im niższa częstotliwość, tym słabiej działa ekran, tym grubszy musi być wykonany, aby uzyskać ten sam efekt ekranowania. Dla wysokich częstotliwości, począwszy od zakresu fal średnich, bardzo skuteczny jest ekran wykonany z dowolnego metalu o grubości 0,5…1,5 mm. Przy doborze grubości i materiału ekranu należy wziąć pod uwagę wytrzymałość mechaniczną, sztywność, odporność na korozję, wygodę łączenia poszczególnych części i wykonywania styków przejściowych o małej rezystancji między nimi, wygodę lutowania, spawania itp. Dla częstotliwości powyżej 10 MHz warstwa miedzi, a zwłaszcza srebra powyżej 0,1 mm, daje znaczący efekt ekranowania. Dlatego przy częstotliwościach powyżej 10 MHz całkiem dopuszczalne jest stosowanie ekranów wykonanych z getinaków foliowych lub innego materiału izolacyjnego pokrytego miedzią lub srebrem. Do produkcji ekranów stosuje się: materiały metalowe, materiały dielektryczne, okulary z powłoką przewodzącą, specjalne tkaniny metalizowane, farby przewodzące. Materiały metalowe (stal, miedź, aluminium, cynk, mosiądz) stosowane do ekranowania wykonane są w postaci blach, siatek i folii.

Wszystkie te materiały spełniają wymóg odporności na korozję przy zastosowaniu odpowiednich powłok ochronnych. Najbardziej zaawansowane technologicznie są konstrukcje sit stalowych, gdyż spawanie lub lutowanie może być szeroko stosowane w ich produkcji i montażu. metalowe arkusze muszą być ze sobą połączone elektrycznie na całym obwodzie. Spoina spawania elektrycznego lub lutowania musi być ciągła, aby uzyskać całkowicie spawaną konstrukcję ekranu. Grubość stali dobierana jest na podstawie przeznaczenia konstrukcji ekranu i warunków jego montażu, a także możliwości zapewnienia solidności spoiny podczas produkcji. Ekrany stalowe zapewniają tłumienie promieniowania elektromagnetycznego o ponad 100 dB. Ekrany siatkowe są łatwiejsze w produkcji, łatwe w montażu i obsłudze. W celu zabezpieczenia przed korozją wskazane jest pokrycie siatki lakierem antykorozyjnym. Wadami ekranów siatkowych są niska wytrzymałość mechaniczna i mniejsza skuteczność ekranowania w porównaniu do ekranów blaszanych. W przypadku ekranów siatkowych odpowiednia jest każda konstrukcja szwu, która zapewnia dobry kontakt elektryczny między sąsiednimi panelami siatkowymi co najmniej co 10-15 mm. W tym celu można zastosować lutowanie lub zgrzewanie punktowe. Ekran wykonany z ocynowanej siatki ze stali niskowęglowej o ogniwie 2,5-3 mm daje tłumienie rzędu 55-60 dB, a od tego samego podwójnego (z odległością między zewnętrzną a wewnętrzne siatki 100 mm) około 90 dB. Ekran wykonany z pojedynczej siatki miedzianej o celi 2,5 mm posiada tłumienie rzędu 65-70 dB

Zwrócić