Тесла — это поле. Килограммы — это сила.
Коротко: сила магнита измеряется в килограммах или ньютонах — это сила, с которой он держится за сталь. Всё остальное на паспорте — тесла, гауссы, эрстеды, МГсЭ — описывает не силу, а сам магнит. Перевести их в килограммы напрямую нельзя, и ниже понятно, почему.
Ø10×5 мм N42 держит ≈ 2,7 кгс.
Ø20×10 мм N42 держит ≈ 11 кгс.
Площадь больше в 4 раза — сила тоже.
Шпаргалка: что из этого сила
| Величина | Единица | Что описывает | В килограммы |
|---|---|---|---|
| Сила удержания | кг (кгс), Н | с какой силой магнит держится за сталь | Да: 1 кгс = 9,81 Н |
| Индукция у поверхности | Тл, Гс | «густота» поля у полюса | Только вместе с площадью полюса |
| Остаточная индукция Br | Тл | свойство материала: N42 ≈ 1,3 Тл | Нет |
| Коэрцитивная сила Hc | Э, кА/м | стойкость к размагничиванию | Нет |
| Энергетическое произведение (BH)max | МГсЭ | число в марке: N42 — это 42 | Нет |
| Момент силы | Н·м | к магнитам не относится | Нет — это не сила |
| Энергия | Дж | к силе удержания не относится | Нет |
Килограммы и ньютоны — это и есть сила
Когда говорят «магнит на 10 кг», имеют в виду силу на отрыв: сколько нужно приложить, чтобы оторвать магнит от толстой стальной плиты. Строго говоря, единица силы — ньютон, а «килограмм» здесь означает килограмм-силу: 1 кгс = 9,81 Н. Диск Ø20×10 N42 держит около 11 кг, это те же 106 Н. Перевод в обе стороны — в конвертере ньютонов в килограммы.
Важная оговорка: цифра с упаковки — для идеальных условий. На стене магнит держит в 3–5 раз меньше, на тонком листе — ещё меньше; что на самом деле означает «держит 10 кг».
Тесла и гаусс — это поле, а не сила
Тесла (Тл) и гаусс (Гс) измеряют магнитную индукцию — насколько «густое» поле в данной точке. 1 Тл = 10 000 Гс. Индукция — про поле, а сила — про то, что это поле делает со сталью, и связывает их площадь: сила пропорциональна квадрату индукции, умноженному на площадь полюса.
Поэтому одна и та же индукция даёт разную силу. У диска Ø20×10 N42 поле у поверхности около 0,46 Тл (4600 Гс), площадь полюса 314 мм² — 11 кг. У маленького Ø10×5 из того же материала у поверхности те же 0,46 Тл, но площадь всего 79 мм² — и он держит 2,7 кг, в 4 раза меньше. Одна цифра в теслах без размеров ничего не говорит о килограммах — магнит на 100 мТл — это сколько кг?
И ещё один источник путаницы. В характеристиках пишут Br — остаточную индукцию: для N42 это 1,3 Тл, для N52 — 1,45, для феррита — 0,4. Это поле внутри материала в замкнутой цепи, свойство сплава. У поверхности открытого магнита оно втрое ниже: те самые 0,46 Тл у Ø20×10. Так что «магнит с индукцией 1,2 Тл» — это не измеренная сила, а класс неодима, примерно N35–N38.
Ферритовый магнит той же формы Ø20×3 даёт у поверхности всего 0,057 Тл (570 Гс) и держит 0,17 кг. Разница с неодимом — на порядок, и она видна уже в теслах. Перевод единиц — гаусс в тесла, про сами ферритовые магниты — сколько они держат.
Эрстеды — стойкость к размагничиванию
Эрстед (Э) — единица напряжённости поля H, а в паспорте магнита в эрстедах пишут коэрцитивную силу Hc: какое внешнее поле нужно, чтобы размагнитить магнит. Для неодимовых классов N35–N52 это порядка 11–12 тысяч эрстед, поэтому «11 000 Э» на паспорте — обычное значение, а не показатель мощности. У феррита оно в несколько раз меньше, поэтому ферритовые магниты проще размагнитить нагревом и ударом. Перевод: 1 Э ≈ 79,6 А/м, то есть 11 000 Э ≈ 875 кА/м.
К силе удержания эрстеды отношения не имеют: два магнита с одинаковой Hc могут держать и 2, и 50 кг — всё решают размер и Br.
МГсЭ — число в марке
Число в маркировке N35, N42, N52 — это максимальное энергетическое произведение (BH)max в мегагаусс-эрстедах: сколько магнитной энергии умещается в единице объёма материала. Чем оно выше, тем сильнее магнит при тех же размерах. Но зависимость не прямая: сила растёт как квадрат Br, и N52 сильнее N35 в полтора раза (+51 %), а не «в разы». Подробно — что означают N35, N42, N52 и сравнение классов с таблицами.
Н·м и джоули в килограммы не переводятся
Запросы вида «300 Н·м в кг» встречаются постоянно, но ответа у них нет. Ньютон-метр — это момент силы, то, чем затягивают гайку динамометрическим ключом; к силе магнита он не относится. Если в характеристиках магнита стоит «Н·м» — это опечатка, имели в виду ньютоны. «Нм» строчными — нанометр, единица длины. Джоуль — энергия: перевести «силу удержания из джоулей в килограммы» тоже нельзя, это разные физические величины.
Как получить килограммы из паспорта
Для расчёта силы нужны две вещи: размеры магнита (диаметр и высота или три стороны бруска) и класс материала — N35, N42, N52 или феррит. Из них считается поле у поверхности, а из поля и площади — сила. Так, Ø40×20 N52 даёт 0,51 Тл у поверхности и держит 54 кг, то есть 526 Н. Ни тесла из паспорта, ни эрстеды для этого не нужны — только размер и класс. Формула с выводом — как мы считаем силу, проверка расчёта дома — как измерить силу магнита.
Вопросы и ответы
Сколько тесла у неодимового магнита?
Смотря где мерить. Остаточная индукция Br внутри материала — 1,18–1,45 Тл в зависимости от класса N35–N52. У поверхности полюса реального магнита поле меньше: у диска Ø20×10 N42 около 0,46 Тл, то есть 4600 Гс. Именно это и покажет гауссметр.
Можно ли перевести тесла в килограммы?
Напрямую нет. Сила зависит от квадрата индукции и от площади полюса: два магнита с одинаковыми 0,46 Тл у поверхности держат 2,7 и 11 кг, если у одного площадь в 4 раза больше. Чтобы получить килограммы, нужны размеры — их считает калькулятор.
11000 эрстед — это много?
Это обычное значение коэрцитивной силы для неодима: у классов N35–N52 она порядка 11–12 тысяч эрстед. Цифра говорит, насколько трудно магнит размагнитить, и ничего не говорит о том, сколько килограммов он держит. Феррит по этому показателю слабее в несколько раз.
В чём продавцы измеряют силу магнита?
В килограммах на отрыв от толстой стальной плиты при плотном контакте — это идеальные условия. На стене магнит держит в 3–5 раз меньше, на тонком листе — ещё меньше, поэтому цифру с упаковки всегда делите на реальные условия.