Как растёт сила с диаметром
Диаметр — самый заметный размер магнита, и именно на него смотрят при выборе. Но связь «шире значит сильнее» не такая прямая, как кажется: удвоив диаметр, вы учетверяете площадь, а силы прибавляется всего в 1,6 раза. Разбираемся почему.
Диски одной высоты 5 мм, неодим N42 — меняется только диаметр:
| Диаметр | Удержит, кгс | Относительно Ø10 |
|---|---|---|
| Ø5 мм | 1,1 | ×0,4 |
| Ø8 мм | 2,1 | ×0,8 |
| Ø10 мм | 2,7 | ×1,0 |
| Ø15 мм | 3,7 | ×1,4 |
| Ø20 мм | 4,3 | ×1,6 |
| Ø25 мм | 4,6 | ×1,7 |
| Ø30 мм | 4,8 | ×1,8 |
| Ø40 мм | 5,1 | ×1,9 |
| Ø50 мм | 5,2 | ×1,9 |
кгс — килограмм-сила: оценка усилия на отрыв от толстой стали, а не допустимый вес предмета. Подробнее о модели ↗
Смотрите на переход Ø10 → Ø20: площадь выросла вчетверо, а сила — в 1,6 раза. Разница уходит в геометрию: у широкого и плоского магнита поле у поверхности ниже, чем у компактного. Чем шире мы делаем магнит, не добавляя высоты, тем заметнее эта потеря.
Переход Ø10×5 → Ø20×5 мм, неодим N42.
Площадь ×4, поле у поверхности ÷1,6.
В килограмм-силе: 2,7 → 4,3 кгс.
Почему одного диаметра мало
Тот же диск Ø20 мм, но меняется высота:
| Высота | Удержит, кгс |
|---|---|
| 1 мм | 0,21 |
| 2 мм | 0,83 |
| 3 мм | 1,8 |
| 5 мм | 4,3 |
| 8 мм | 8,4 |
| 10 мм | 11 |
| 15 мм | 15 |
| 20 мм | 17 |
При одном и том же диаметре разброс — от долей килограмма до десятков. Поэтому «магнит Ø20» без указания высоты не говорит о силе почти ничего: спрашивая у продавца размер, всегда уточняйте оба числа.
В расчёте диаметр и высота стоят на равных: диск Ø10×10 держит 4,3 кгс — ровно столько же, сколько вдвое более широкий, но вдвое более плоский Ø20×5. Проверьте это в опыте выше: поставьте высоту 10 мм и диаметр 10 мм.
Рабочая пропорция
| Магнит | Высота от диаметра | Удержит, кгс |
|---|---|---|
| Ø20×2 мм | 10 % | 0,83 |
| Ø20×5 мм | 25 % | 4,3 |
| Ø20×10 мм | 50 % | 11 |
| Ø20×20 мм | 100 % | 17 |
Видно золотую середину: до высоты примерно в половину диаметра каждый миллиметр даёт ощутимую прибавку, дальше рост резко замедляется. Оптимум — высота от трети до половины диаметра. Плоские «монетки» недобирают силу, а очень толстые магниты малого диаметра переплачены: материала много, прибавки почти нет.
Что это значит при покупке
Нужно больше силы — добавляйте то, чего меньше
Диаметр и высота входят в расчёт одинаково, и сила упирается в меньшую из сторон. У плоского диска это высота: Ø20×5 держит 4,3 кгс, Ø20×10 — 11 кгс.
Сравнивайте по паре размеров
Ø30×3 и Ø30×10 — это разные магниты, хотя диаметр один.
На тонком металле правило меняется
Там большой диаметр упирается в насыщение стали — см. магнит на тонком металле.
Несколько средних лучше одного огромного
Если поверхность тонкая или неровная — почему.
Вопросы и ответы
Во сколько раз сильнее магнит вдвое большего диаметра?
При той же высоте — примерно в 1,6 раза, а не вчетверо, как можно ожидать по площади. Площадь растёт в четыре раза, но поле у поверхности при этом падает в 1,6 раза: магнит становится «площе» по пропорциям. В килограммах это переход от 2,7 к 4,3 кгс у дисков Ø10×5 и Ø20×5 мм N42.
Что важнее для силы — диаметр или высота?
Оба, и в расчёте они работают одинаково: сила упирается в меньшую из двух сторон. Диаметр даёт площадь, высота задаёт поле у полюса, и каждый из них выдыхается, как только становится заметно больше другого. У ходовых плоских дисков узкое место — высота: Ø20×5 держит 4,3 кгс, а Ø20×10 — уже 11 кгс.
Какая пропорция магнита оптимальна?
Высота примерно от трети до половины диаметра. Более плоские магниты недобирают силу, более толстые почти не добавляют её, но стоят дороже — материала в них больше.