Материал: разница больше чем в десять раз
Базовая характеристика материала — остаточная индукция Br. Сила пропорциональна её квадрату, поэтому небольшая разница в Br даёт заметную разницу в килограммах. Один и тот же диск Ø20×10 мм:
| Материал | Br, Тл | Удержит | Относительно феррита |
|---|---|---|---|
| Феррит | 0,40 | 1,0 кгс | ×1,0 |
| Неодим N35 | 1,18 | 8,9 кгс | ×8,7 |
| Неодим N42 | 1,30 | 11 кгс | ×10,6 |
| Неодим N52 | 1,45 | 13 кгс | ×13,1 |
кгс — килограмм-сила: оценка усилия на отрыв от толстой стали, а не допустимый вес предмета. Подробнее о модели ↗
Отсюда практический вывод: если магнит «слабый» — сначала проверьте, не феррит ли это. Разница между классами неодима куда скромнее: между N35 и N52 всего около полутора раз, и переплачивать за N52 имеет смысл далеко не всегда. Подробнее — сравнение классов N35, N42 и N52.
Площадь полюса: чем шире, тем сильнее
Диски одной высоты 5 мм, неодим N42 — растёт только диаметр:
| Диаметр | Удержит |
|---|---|
| Ø10 мм | 2,7 кгс |
| Ø15 мм | 3,7 кгс |
| Ø20 мм | 4,3 кгс |
| Ø30 мм | 4,8 кгс |
| Ø40 мм | 5,1 кгс |
кгс — килограмм-сила: оценка усилия на отрыв от толстой стали, а не допустимый вес предмета. Подробнее о модели ↗
Рост быстрее, чем «во столько же раз»: удвоив диаметр, площадь вы учетверяете. Но заметьте, что при малой высоте прибавка начинает буксовать — тонкий магнит большого диаметра «не докручивает» своё поле. Почему — в следующем пункте.
Толщина по оси: недооценённый фактор
Тот же диск Ø20 мм, меняется только высота:
| Высота | Удержит |
|---|---|
| 1 мм | 0,2 кгс |
| 2 мм | 0,8 кгс |
| 3 мм | 1,8 кгс |
| 5 мм | 4,3 кгс |
| 10 мм | 11 кгс |
| 20 мм | 17 кгс |
кгс — килограмм-сила: оценка усилия на отрыв от толстой стали, а не допустимый вес предмета. Подробнее о модели ↗
Рост очень крутой в начале и пологий в конце. От 1 до 5 мм сила вырастает больше чем в двадцать раз, а вот удвоение с 10 до 20 мм добавляет всего около полутора раз: материал почти «выдал» всё, что мог на этой площади. Поэтому очень толстые магниты малого диаметра покупать невыгодно.
Форма важнее объёма
Два магнита N42 практически одинакового объёма (1 и 1 см³):
| Магнит | Площадь полюса | Удержит |
|---|---|---|
| Ø30×2 мм — «блин» | 707 мм² | 0,8 кгс |
| Ø15×8 мм — «столбик» | 177 мм² | 6,4 кгс |
кгс — килограмм-сила: оценка усилия на отрыв от толстой стали, а не допустимый вес предмета. Подробнее о модели ↗
Результат контринтуитивный: у «блина» площадь вчетверо больше, а держит он примерно в 8 раз слабее. Причина в том, что при малой толщине поле у поверхности слабое, и большая площадь работает вхолостую. Практическое правило: высота магнита должна быть хотя бы треть диаметра. Именно поэтому тонкие магниты-«монетки» на холодильник держат так неуверенно.
Зазор: главный убийца силы
Сила падает примерно как квадрат поля, а поле спадает с расстоянием очень резко. Слой краски, наклейка, пыль, неровность — всё это зазор. Для диска Ø20×10 мм миллиметр зазора отнимает около пятой части силы, 2 мм — треть, а 3 мм — уже половину. У магнитов поменьше падение круче: у диска Ø10×5 мм те же 3 мм зазора оставляют лишь пятую часть силы. Именно поэтому паспортные килограммы в быту почти недостижимы — график падения показывает калькулятор.
Толщина стали, к которой крепим
Паспортная цифра предполагает толстую плиту. На тонком листе сталь насыщается, и часть поля пропадает впустую. Тот же Ø20×10 мм (11 кг на плите):
| Толщина листа | Удержит |
|---|---|
| 0,5 мм | 1,1 кгс |
| 1,0 мм | 3,1 кгс |
| 2,0 мм | 8,7 кгс |
| 3,0 мм | 11 кгс |
| 5,0 мм | 11 кгс |
кгс — килограмм-сила: оценка усилия на отрыв от толстой стали, а не допустимый вес предмета. Подробнее о модели ↗
Подробный разбор с таблицей по размерам — магнит на тонком металле.
Температура, направление нагрузки и покрытие
- Нагрев. У обычного неодима сила заметно падает после 80 °C, а выше 100–120 °C часть потери становится необратимой. Феррит переносит нагрев лучше, самарий-кобальт — ещё лучше.
- Направление. На отрыв (перпендикулярно) магнит держит максимум. На сдвиг (вдоль поверхности) — в 3–5 раз меньше. Для вертикальной стены считать нужно именно сдвиг.
- Покрытие. Никелевый слой — это доли миллиметра зазора, мелочь. А вот резиновый или пластиковый корпус добавляет 1–2 мм и режет силу вдвое.
- Состояние стали. Ржавчина, окалина и краска работают как зазор. Нержавейка аустенитных марок (та, что не магнитится) не держит вообще.
Что из этого следует на практике
Считайте по своим размерам
а не по «магнит на 50 кг» из объявления.
Закладывайте запас 2–3 раза
на зазор, краску и неровности.
Поверхность вертикальная?
Делите ещё на 3–5.
Металл тонкий?
Берите несколько магнитов поменьше вместо одного большого.
Вопросы и ответы
Зависит ли сила магнита от его размера?
Да, но не линейно. Сила растёт с площадью полюса и с толщиной магнита по оси намагничивания, причём толщина важна не меньше диаметра: тонкий «блин» слабее компактного «столбика» того же объёма.
Что сильнее влияет — материал или размер?
На небольших различиях размера решает материал: неодим N42 при тех же габаритах примерно в 10 раз сильнее феррита. Но между классами неодима разница скромнее: N52 сильнее N35 примерно в полтора раза.
Сколько максимум держит неодимовый магнит?
Ограничения по «килограммам» как такового нет — сила растёт с размером. Бытовые диски до Ø50 мм дают порядка 50–100 кг на отрыв, промышленные поисковые магниты — 300–600 кг. Но все эти цифры относятся к толстой ровной стали при плотном контакте.
Магнит слабеет со временем?
Неодим теряет считаные проценты за десятилетия, если его не перегревать и не бить. Гораздо чаще «ослабление» — это скол, ржавчина под покрытием или нагрев выше 80 °C, после которого часть силы не возвращается.