Me he esforzado mucho por encontrar una respuesta a esta pregunta, y cada camino me lleva a una discusión abstracta de las fuerzas fundamentales. Por lo tanto, propondré dos escenarios muy específicos y veré si dan el resultado que estoy buscando.
Digamos que tengo un tubo vertical de exactamente 1 pulgada de diámetro que es completamente incapaz de contener una carga electromagnética y tiene una superficie sin fricción. Descansando dentro de este tubo hay una bola de acero de exactamente 1 pulgada de diámetro. Si un imán cilíndrico, también de exactamente 1 pulgada de diámetro, se introduce lentamente en el tubo, ¿cómo se determina el punto exacto en el que la fuerza que el imán aplica a la bola de acero hará que la bola supere la gravedad y se eleve hacia el imán? ? ¿Hay alguna forma de determinar esto? ¿Qué información adicional necesitaría?
Tengo el mismo tubo de arriba con el imán cilíndrico descansando en la parte inferior del tubo, con el polo norte hacia arriba. Suspendido por una cuerda ingrávida en el tubo hay un imán idéntico, con el polo norte hacia abajo. Si el imán inferior se eleva lentamente, ¿cómo se calcula el punto exacto en el que el imán suspendido comenzará a moverse hacia arriba? ¿Es posible este cálculo? ¿Qué información adicional necesitaría para este cálculo?
¿Cómo se calculan las capacidades de peso de los imanes? Es decir, si un documento técnico dice que un imán es capaz de levantar 25 libras, ¿cómo se calcula el imán del tamaño correcto?
Si tiene un cojinete de bolas de acero con alta permeabilidad, entonces la energía potencial magnética de esta configuración será proporcional al cuadrado del campo B en la posición del cojinete de bolas. Para un campo magnético dipolar simple en el eje, esto será proporcional a , dónde es la distancia desde el centro del imán.
La fuerza asociada con esto será el gradiente del potencial y irá como .
Creo que la fuerza exacta es difícil de calcular debido a factores geométricos y los tamaños finitos de los componentes, por ejemplo, integrales del campo dipolar sobre el volumen del rodamiento de bolas.
Estoy considerando el escenario uno:
Para una bola y un imán dados, la magnitud de la fuerza de interacción entre ellos, dependiendo de la distancia , sigue la fórmula:
puedes determinar
midiendo la distancia
bajo gravedad (con peso conocido del imán).
Una derivación de la fórmula para
requiere el cálculo vectorial. Supongo que no es particularmente familiar contigo.
Mediría la fuerza usando una balanza bien calibrada. Verás que el peso disminuye en función de la distancia. La diferencia es la fuerza magnética. Tenga en cuenta que la balanza da kilogramo de fuerza, siendo 1 kgf aproximadamente 9,81 Newton.
nick anderegg
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