Perlindungan terhadap medan magnet. Perlindungan terhadap medan listrik dan magnet yang konstan

PERISAI MAGNETIK

PERISAI MAGNETIK

(magnetik) - perlindungan suatu benda dari pengaruh magnet. bidang (konstan dan variabel). Modern Penelitian di sejumlah bidang ilmu pengetahuan (fisika, geologi, paleontologi, biomagnetisme) dan teknologi (penelitian luar angkasa, energi nuklir, ilmu material) sering dikaitkan dengan pengukuran medan magnet yang sangat lemah. bidang ~10 -14 -10 -9 T dalam rentang frekuensi yang luas. Medan magnet eksternal (misalnya, Tl Bumi dengan kebisingan Tl, magnet dari jaringan listrik dan transportasi perkotaan) menimbulkan gangguan yang kuat pada pengoperasian perangkat yang sangat sensitif. magnetometri peralatan. Mengurangi pengaruh magnet medan sangat menentukan kemungkinan menghantarkan medan magnet. pengukuran (lihat, misalnya, Medan magnet benda biologis). Di antara metode M. e. yang paling umum adalah sebagai berikut.

Silinder berongga pelindung terbuat dari bahan feromagnetik dengan ( 1 - ext. silinder, 2 -intern permukaan). Sisa magnet bidang di dalam silinder

Layar feromagnetik- lembaran, silinder, bola (atau bentuk lainnya) terbuat dari bahan dengan tinggi permeabilitas magnetik m induksi sisa yang rendah Di sungai dan kecil kekuatan koersif N s. Prinsip pengoperasian layar semacam itu dapat diilustrasikan dengan menggunakan contoh silinder berongga yang ditempatkan dalam medan magnet homogen. lapangan (gbr.). Jalur induksi eksternal mag. bidang B ketika berpindah dari medium ke bahan saringan, medan luar menjadi lebih padat, dan di dalam rongga silinder kerapatan garis induksi berkurang, yaitu medan di dalam silinder menjadi melemah. Pelemahan lapangan dijelaskan oleh f-loy

Di mana D- diameter silinder, D- ketebalan dindingnya mag. permeabilitas bahan dinding. Untuk menghitung efektivitas M. e. volume dekom. konfigurasi sering menggunakan file

dimana adalah jari-jari bola ekuivalen (hampir merupakan nilai rata-rata dimensi layar dalam tiga arah yang saling tegak lurus, karena bentuk layar mempunyai pengaruh yang kecil terhadap efisiensi sistem magnetoelektrik).

Dari rumus (1) dan (2) dapat disimpulkan bahwa penggunaan bahan dengan medan magnet yang tinggi. permeabilitas [seperti permalloy (36-85% Ni, sisa Fe dan aditif paduan) atau mu-logam (72-76% Ni, 5% Cu, 2% Cr, 1% Mn, sisa Fe)] secara signifikan meningkatkan kualitas layar (di besi). Metode yang tampaknya jelas untuk meningkatkan perlindungan dengan mempertebal dinding tidaklah optimal. Layar multilayer dengan celah antar lapisan bekerja lebih efisien, sesuai dengan koefisiennya perisai sama dengan produk koefisien. untuk departemen. lapisan. Ini adalah layar multilayer (lapisan luar bahan magnetik yang dijenuhkan pada nilai tinggi DI DALAM, yang internal - terbuat dari permalloy atau mu-metal) menjadi dasar desain ruangan yang dilindungi secara magnetis untuk penelitian biomagnetik, paleomagnetik, dll. Perlu dicatat bahwa penggunaan bahan pelindung seperti permalloy dikaitkan dengan sejumlah kesulitan, khususnya fakta bahwa bahan tersebut mengandung magnesium. properti di bawah deformasi dan itu berarti. panas memburuk, mereka praktis tidak mengizinkan pengelasan, yang berarti. tikungan dan mekanis lainnya banyak Secara modern mag. Ferromagnet banyak digunakan di layar. gelas logam(metglasses), dekat dengan magnet. sifat terhadap permalloy, tetapi tidak begitu sensitif terhadap mekanis pengaruh. Kainnya, ditenun dari strip metglass, memungkinkan produksi magnet lunak. layar dengan bentuk sewenang-wenang, dan pelindung multilayer dengan bahan ini jauh lebih sederhana dan lebih murah.

Layar terbuat dari bahan dengan konduktivitas listrik yang tinggi(Cu, A1, dll) berfungsi untuk melindungi terhadap medan magnet bolak-balik. bidang. Saat mengubah eksternal mag. bidang di dinding layar muncul secara induktif. arus yang menutupi volume terlindung. Mag. medan arus ini diarahkan berlawanan dengan arus luar. kemarahan dan sebagian mengkompensasinya. Untuk frekuensi di atas koefisien 1 Hz. perisai KE meningkat sebanding dengan frekuensi:

Di mana - konstanta magnet, - konduktivitas listrik bahan dinding, aku- ukuran layar, - ketebalan dinding, F- frekuensi melingkar.

Mag. layar yang terbuat dari Cu dan A1 kurang efektif dibandingkan layar feromagnetik, terutama dalam kasus elektromagnetik frekuensi rendah. bidang, namun kemudahan pembuatan dan biaya rendah sering kali menjadikannya lebih disukai untuk digunakan.

Layar superkonduktor. Tindakan layar jenis ini didasarkan pada Efek Meissner - perpindahan magnet secara sempurna. bidang dari superkonduktor. Dengan adanya perubahan eksternal mag. aliran dalam superkonduktor, timbul arus, yang sesuai dengan aturan Lenz mengkompensasi perubahan ini. Berbeda dengan konduktor biasa, superkonduktor induktif. arus tidak memudar dan oleh karena itu mengkompensasi perubahan fluks selama seluruh periode keberadaan arus eksternal. bidang. Fakta bahwa layar superkonduktor dapat beroperasi pada suhu yang sangat rendah dan medan yang tidak melebihi kritis. nilai-nilai (lihat Medan magnet kritis), menyebabkan kesulitan yang signifikan dalam desain volume “hangat” besar yang dilindungi secara magnetis. Namun penemuannya superkonduktor oksida suhu tinggi(OBC), dibuat oleh J. Bednorz dan K. Müller (J. G. Bednorz, K. A. Miiller, 1986), menciptakan peluang baru dalam penggunaan magnet superkonduktor. layar. Ternyata, setelah mengatasi teknologi kesulitan dalam pembuatan SBC, layar superkonduktor akan digunakan dari bahan yang menjadi superkonduktor pada titik didih nitrogen (dan di masa depan, mungkin pada suhu kamar).

Perlu dicatat bahwa di dalam volume yang dilindungi secara magnetis oleh superkonduktor, medan sisa yang ada di dalamnya pada saat bahan layar berpindah ke keadaan superkonduktor dipertahankan. Untuk mengurangi sisa bidang ini maka perlu dilakukan pengambilan yang khusus . Misalnya, mentransfer layar ke keadaan superkonduktor pada medan magnet yang rendah dibandingkan dengan medan magnet bumi. bidang dalam volume yang dilindungi atau gunakan metode "layar menggembung", di mana cangkang layar yang terlipat dipindahkan ke keadaan superkonduktor dan kemudian diperluas. Langkah-langkah tersebut memungkinkan, untuk saat ini, untuk mengurangi medan sisa ke nilai T dalam volume kecil yang dibatasi oleh layar superkonduktor.

Perlindungan interferensi aktif dilakukan dengan menggunakan kumparan kompensasi yang menciptakan medan magnet. medan yang sama besarnya dan berlawanan arah dengan medan interferensi. Jika dijumlahkan secara aljabar, kolom-kolom ini akan saling menghilangkan. Naib. Diketahui kumparan Helmholtz, yaitu dua kumparan melingkar koaksial identik yang mempunyai arus, dipisahkan oleh jarak yang sama dengan jari-jari kumparan. Mag yang cukup homogen. bidang dibuat di tengah-tengah di antara mereka. Untuk mengimbangi tiga spasi. komponen membutuhkan minimal tiga pasang kumparan. Ada banyak pilihan untuk sistem seperti itu, dan pilihannya ditentukan oleh persyaratan khusus.

Sistem proteksi aktif biasanya digunakan untuk menekan interferensi frekuensi rendah (dalam rentang frekuensi 0-50 Hz). Salah satu tujuannya adalah kompensasi pasca. mag. Medan bumi yang memerlukan sumber arus yang sangat stabil dan kuat; yang kedua adalah kompensasi untuk variasi magnetik. bidang, di mana sumber arus lemah yang dikendalikan oleh sensor magnetik dapat digunakan. bidang, mis. magnetometer sensitivitas tinggi - cumi-cumi atau gerbang fluks. Untuk sebagian besar, kelengkapan kompensasi ditentukan oleh sensor-sensor ini.

Ada perbedaan penting antara perlindungan magnet aktif. layar. Mag. layar menghilangkan kebisingan di seluruh volume yang dibatasi oleh layar, sementara perlindungan aktif menghilangkan gangguan hanya di area lokal.

Semua sistem penekan magnetik Gangguan perlu anti getaran. perlindungan. Getaran layar dan sensor magnetik. Bidang itu sendiri bisa menjadi sumber tambahan. gangguan

menyala.: Rose-Ince A., Roderick E., Pengantar fisika superkonduktivitas, trans. dari bahasa Inggris, M., 1972; Stamberger G. A., Perangkat untuk menciptakan medan magnet konstan lemah, Novosibirsk, 1972; Vvedensky V.L., Ozhogin V.I., Magnetometri ultrasensitif dan biomagnetisme, M., 1986; Bednorz J.G., Muller K.A., Kemungkinan superkonduktivitas Tc tinggi dalam sistem Ba-La-Cr-O, "Z. Phys.", 1986, Bd 64, S. 189. S.P.Naurzakov.

Ensiklopedia fisik. Dalam 5 volume. - M.: Ensiklopedia Soviet. Pemimpin Redaksi A.M. Prokhorov. 1988 .

Lihat apa itu "PERISAI MAGNET" di kamus lain:

pelindung magnetik- Pagar yang terbuat dari bahan magnet yang mengelilingi lokasi pemasangan kompas magnet dan secara signifikan mengurangi medan magnet di area tersebut. [GOST R 52682 2006] Topik navigasi, pengawasan, peralatan kontrol EN penyaringan magnetik DE... ... Panduan Penerjemah Teknis

pelindung magnetik

Perlindungan dari medan magnet menggunakan layar yang terbuat dari bahan feromagnetik dengan nilai sisa induksi dan gaya koersif yang rendah, tetapi dengan permeabilitas magnet yang tinggi... Kamus Ensiklopedis Besar

Perlindungan dari medan magnet menggunakan layar yang terbuat dari bahan feromagnetik dengan nilai sisa induksi dan gaya koersif yang rendah, tetapi dengan permeabilitas magnet yang tinggi. * * * MAGNETIC SHIELDING MAGNETIC SHIELDING, perlindungan dari… … Kamus Ensiklopedis

Perlindungan magnetik bidang menggunakan layar feromagnetik. bahan dengan nilai sisa induksi dan gaya koersif yang rendah, tetapi dengan medan magnet yang tinggi. permeabilitas... Ilmu pengetahuan alam. Kamus Ensiklopedis

Istilah momen dalam kaitannya dengan atom dan inti atom dapat mempunyai arti sebagai berikut: 1) momen putaran atau putaran, 2) momen dipol magnet, 3) momen kuadrupol listrik, 4) momen listrik dan magnet lainnya. Berbagai jenis... ... Ensiklopedia Collier

- (biomagnetisme m). Aktivitas vital organisme apapun disertai dengan aliran listrik yang sangat lemah di dalamnya. arus biocurrents (muncul sebagai akibat dari aktivitas listrik sel, terutama sel otot dan saraf). Biocurrents menghasilkan magnet. bidang… … Ensiklopedia fisik

magnetis buta- magnetinis ekranavimas statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. penyaringan magnetik vok. magnetische Abschirmung, f rus. pelindung magnet, dan pranc. magnétique buta, m … Terminal fisik

penyaringan magnetik- magnetinis ekranavimas statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. penyaringan magnetik vok. magnetische Abschirmung, f rus. pelindung magnet, dan pranc. magnétique buta, m … Terminal fisik

magnetinis ekranavimas- statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. penyaringan magnetik vok. magnetische Abschirmung, f rus. pelindung magnet, dan pranc. magnétique kebutaan, m… Fizikos terminų žodynas

Tindakan perlindungan terhadap dampak MF terutama mencakup perlindungan dan perlindungan “waktu”. Layar harus tertutup dan terbuat dari bahan magnet lunak. Dalam beberapa kasus, cukup dengan mengeluarkan pekerja dari zona pengaruh MF, karena dengan dihilangkannya sumber PMF dan PeMF, nilainya dengan cepat menurun.

Sebagai alat pelindung diri terhadap aksi medan magnet, Anda dapat menggunakan berbagai remote control, tang kayu, dan manipulator berbasis jarak jauh lainnya. Dalam beberapa kasus, berbagai perangkat pemblokiran dapat digunakan untuk mencegah personel berada di medan magnet dengan tingkat induksi lebih tinggi dari nilai yang disarankan.

Tindakan perlindungan utama adalah tindakan pencegahan:

Penting untuk menghindari tinggal dalam waktu lama (biasanya selama beberapa jam sehari) di tempat dengan medan magnet frekuensi industri tingkat tinggi;

Tempat tidur untuk istirahat malam harus dijauhkan dari sumber paparan yang terlalu lama; jarak ke lemari distribusi dan kabel listrik harus 2,5 - 3 meter;

Jika ada kabel yang tidak diketahui, lemari distribusi, gardu trafo di dalam atau berdekatan dengan ruangan, pelepasannya harus seoptimal mungkin, ukur tingkat radiasi elektromagnetik sebelum tinggal di ruangan tersebut;

Saat memasang lantai berpemanas listrik, pilih sistem dengan tingkat medan magnet yang lebih rendah.

Struktur tindakan perlindungan terhadap medan magnet

Daftar literatur bekas:

Dovbysh V. N., Maslov M. Yu., Sdobaev Yu. M. Keamanan elektromagnetik elemen sistem energi 2009.

Kudryashov Yu.B., Perov Yu. Biofisika radiasi: frekuensi radio dan radiasi elektromagnetik gelombang mikro. Buku teks untuk universitas. - M. : FIZMATLIT, 2008.

Situs web http://ru.wikipedia.org

SanPiN 2.1.8/2.2.4.2490-09. Medan elektromagnetik dalam kondisi industri Pendahuluan. 2009–05–15. M.: Penerbitan standar, 2009.

SanPiN 2.2.2.542–96 "Persyaratan higienis untuk terminal tampilan video, komputer elektronik pribadi, dan organisasi kerja"

Apollonsky, S. M. Keamanan elektromagnetik peralatan teknis dan manusia. Kementerian Pendidikan dan Ilmu Pengetahuan Rusia. Federasi, Negara Bagian pendidikan institusi pendidikan tinggi Prof. Pendidikan "Universitas Teknik Luar Sekolah Negeri Barat Laut". Petersburg: Rumah Penerbitan Universitas Teknik Barat Laut, 2011

Perisai medan magnet dapat dilakukan dengan dua cara:

Pelindung menggunakan bahan feromagnetik.

Perisai menggunakan arus eddy.

Metode pertama biasanya digunakan ketika melindungi MF konstan dan medan frekuensi rendah. Metode kedua memberikan efisiensi yang signifikan dalam melindungi anggota parlemen frekuensi tinggi. Karena efek permukaan, kerapatan arus eddy dan intensitas medan magnet bolak-balik saat masuk lebih dalam ke dalam logam turun menurut hukum eksponensial:

Ukuran pengurangan medan dan arus, yang disebut kedalaman penetrasi setara.

Semakin kecil kedalaman penetrasi, semakin besar arus yang mengalir di lapisan permukaan layar, semakin besar MF terbalik yang dihasilkannya, yang menggantikan medan eksternal sumber interferensi dari ruang yang ditempati layar. Jika layar terbuat dari bahan non-magnetik, maka efek pelindung hanya akan bergantung pada konduktivitas bahan dan frekuensi medan pelindung. Jika layar terbuat dari bahan feromagnetik, maka, jika hal-hal lain dianggap sama, e yang besar akan diinduksi di dalamnya oleh medan luar. d.s. karena konsentrasi garis medan magnet yang lebih besar. Dengan konduktivitas spesifik material yang sama, arus eddy akan meningkat, yang akan menghasilkan kedalaman penetrasi yang lebih kecil dan efek pelindung yang lebih baik.

Saat memilih ketebalan dan bahan layar, seseorang tidak boleh melanjutkan dari sifat listrik bahan, tetapi dipandu oleh pertimbangan kekuatan mekanik, berat, kekakuan, ketahanan terhadap korosi, kemudahan penyatuan bagian-bagian individu dan membuat kontak transisi di antara mereka. dengan resistansi rendah, kemudahan penyolderan, pengelasan, dll.

Dari data pada tabel terlihat jelas bahwa untuk frekuensi di atas 10 MHz, tembaga dan, khususnya, film perak dengan ketebalan sekitar 0,1 mm memberikan efek pelindung yang signifikan. Oleh karena itu, pada frekuensi di atas 10 MHz, penggunaan layar yang terbuat dari foil getinax atau fiberglass cukup dapat diterima. Pada frekuensi tinggi, baja memberikan efek pelindung yang lebih besar dibandingkan logam non-magnetik. Namun, perlu dipertimbangkan bahwa layar seperti itu dapat menimbulkan kerugian yang signifikan pada sirkuit terlindung karena resistivitas tinggi dan fenomena histeresis. Oleh karena itu, layar seperti itu hanya berlaku jika kerugian penyisipan dapat diabaikan. Selain itu, untuk efisiensi pelindung yang lebih besar, layar harus memiliki ketahanan magnet yang lebih kecil dibandingkan udara, kemudian garis-garis medan magnet cenderung melewati dinding layar dan lebih sedikit menembus ruang di luar layar. Layar seperti itu juga cocok untuk perlindungan terhadap pengaruh medan magnet dan untuk melindungi ruang luar dari pengaruh medan magnet yang diciptakan oleh sumber di dalam layar.

Ada banyak grade baja dan permalloy dengan nilai permeabilitas magnet yang berbeda-beda, sehingga kedalaman penetrasi harus dihitung untuk setiap material. Perhitungannya dilakukan dengan menggunakan persamaan perkiraan:

1) Perlindungan dari medan magnet luar

Garis-garis gaya magnet medan magnet luar (garis induksi medan magnet interferensi) terutama akan melewati ketebalan dinding layar, yang memiliki resistansi magnet rendah dibandingkan dengan resistansi ruang di dalam layar. Akibatnya, interferensi medan magnet luar tidak akan mempengaruhi mode pengoperasian rangkaian listrik.

2) Melindungi medan magnet Anda sendiri

Pelindung semacam itu digunakan jika tugasnya adalah melindungi rangkaian listrik eksternal dari pengaruh medan magnet yang diciptakan oleh arus kumparan. Induktansi L, yaitu bila interferensi yang diciptakan oleh induktansi L perlu dilokalisasi secara praktis, maka masalah ini diselesaikan dengan menggunakan layar magnetik, seperti yang ditunjukkan secara skematis pada gambar. Di sini, hampir semua garis medan kumparan induktor akan ditutup melalui ketebalan dinding layar, tanpa melampaui batasnya karena resistansi magnet layar jauh lebih kecil daripada resistansi ruang di sekitarnya.

3) Layar ganda

Pada layar magnet ganda, dapat dibayangkan bahwa bagian garis gaya magnet yang melampaui ketebalan dinding salah satu layar akan ditutup melalui ketebalan dinding layar kedua. Dengan cara yang sama, kita dapat membayangkan aksi layar magnet ganda ketika melokalisasi interferensi magnetik yang diciptakan oleh elemen rangkaian listrik yang terletak di dalam layar pertama (dalam): sebagian besar garis medan magnet (garis hamburan magnet) akan menutup melalui dinding layar luar. Tentu saja, pada layar ganda, ketebalan dinding dan jarak antara keduanya harus dipilih secara rasional.

Koefisien pelindung keseluruhan mencapai nilai terbesarnya ketika ketebalan dinding dan celah antara sekat meningkat sebanding dengan jarak dari pusat sekat, dan nilai celah adalah rata-rata geometrik ketebalan dinding. layar yang berdekatan. Dalam hal ini, koefisien pelindungnya adalah:

L = 20lg (H/Ne)

Pembuatan layar ganda sesuai dengan rekomendasi ini praktis sulit dilakukan karena alasan teknologi. Jauh lebih bijaksana untuk memilih jarak antara cangkang yang berdekatan dengan celah udara dari layar yang lebih besar dari ketebalan layar pertama, kira-kira sama dengan jarak antara tumpukan layar pertama dan tepi sirkuit terlindung. elemen (misalnya, kumparan induktor). Pilihan satu atau lain ketebalan dinding pelindung magnet tidak dapat dibuat dengan jelas. Ketebalan dinding rasional ditentukan. bahan layar, frekuensi interferensi dan koefisien pelindung yang ditentukan. Penting untuk mempertimbangkan hal berikut.

1. Dengan meningkatnya frekuensi interferensi (frekuensi medan interferensi magnet bolak-balik), permeabilitas magnetis bahan menurun dan menyebabkan penurunan sifat pelindung bahan tersebut, karena dengan menurunnya permeabilitas magnet, ketahanan terhadap fluks magnet disediakan oleh layar meningkat. Biasanya, penurunan permeabilitas magnet dengan meningkatnya frekuensi paling besar terjadi pada bahan magnet yang memiliki permeabilitas magnet awal tertinggi. Misalnya, baja lembaran listrik dengan permeabilitas magnet awal yang rendah mengubah nilai jx sedikit dengan meningkatnya frekuensi, dan permalloy, yang memiliki nilai permeabilitas magnet awal yang besar, sangat sensitif terhadap peningkatan frekuensi medan magnet; permeabilitas magnetiknya menurun tajam seiring dengan frekuensi.

2. Pada bahan magnetis yang terkena interferensi medan magnet frekuensi tinggi, efek permukaan terlihat jelas, yaitu perpindahan fluks magnet ke permukaan dinding layar, menyebabkan peningkatan resistensi magnet layar. Dalam kondisi seperti itu tampaknya hampir tidak ada gunanya menambah ketebalan dinding layar melebihi ketebalan yang ditempati oleh fluks magnet pada frekuensi tertentu. Kesimpulan ini tidak benar, karena peningkatan ketebalan dinding menyebabkan penurunan resistensi magnetik layar bahkan dengan adanya efek permukaan. Dalam hal ini, perubahan permeabilitas magnetik harus diperhitungkan secara bersamaan. Karena fenomena efek permukaan pada bahan magnetik biasanya mulai berdampak lebih nyata daripada penurunan permeabilitas magnetik di wilayah frekuensi rendah, pengaruh kedua faktor tersebut terhadap pilihan ketebalan dinding layar akan berbeda pada rentang frekuensi yang berbeda. interferensi magnetik. Biasanya, penurunan sifat pelindung dengan meningkatnya frekuensi interferensi lebih terlihat pada layar yang terbuat dari bahan dengan permeabilitas magnetik awal yang tinggi. Fitur bahan magnetik di atas memberikan dasar untuk rekomendasi mengenai pemilihan bahan dan ketebalan dinding layar magnetik. Rekomendasi ini dapat diringkas sebagai berikut:

A) saringan yang terbuat dari baja listrik (transformator) biasa, yang memiliki permeabilitas magnet awal yang rendah, dapat digunakan jika perlu untuk memastikan koefisien pelindung yang rendah (Ke 10); layar seperti itu memberikan koefisien pelindung yang hampir konstan pada pita frekuensi yang cukup lebar, hingga beberapa puluh kilohertz; ketebalan layar tersebut tergantung pada frekuensi interferensi, dan semakin rendah frekuensinya, semakin besar ketebalan layar yang dibutuhkan; misalnya, dengan frekuensi medan interferensi magnet 50-100 Hz, ketebalan dinding layar harus kira-kira 2 mm; jika peningkatan koefisien pelindung atau ketebalan layar yang lebih besar diperlukan, maka disarankan untuk menggunakan beberapa lapisan pelindung (layar ganda atau tiga kali lipat) dengan ketebalan lebih kecil;

B) Disarankan untuk menggunakan layar yang terbuat dari bahan magnetik dengan permeabilitas awal yang tinggi (misalnya permalloy) jika diperlukan untuk memastikan koefisien pelindung yang besar (Ke > 10) dalam pita frekuensi yang relatif sempit, dan tidak disarankan untuk memilih ketebalan setiap cangkang layar magnetik lebih dari 0,3-0,4 mm; efek pelindung dari layar tersebut mulai berkurang secara nyata pada frekuensi di atas beberapa ratus atau ribuan hertz, tergantung pada permeabilitas awal bahan-bahan tersebut.

Semua yang dikatakan di atas tentang perisai magnet juga berlaku untuk medan interferensi magnet lemah. Jika layar terletak dekat dengan sumber interferensi kuat dan fluks magnet dengan induksi magnet tinggi muncul di dalamnya, maka, seperti diketahui, perlu memperhitungkan perubahan permeabilitas dinamis magnetik tergantung pada induksi; Penting juga untuk memperhitungkan kerugian pada ketebalan layar. Dalam praktiknya, sumber medan interferensi magnetik yang kuat, di mana kita harus memperhitungkan pengaruhnya pada layar, tidak ditemui, dengan pengecualian beberapa kasus khusus yang tidak menyediakan praktik radio amatir dan kondisi pengoperasian normal secara luas. perangkat radio yang digunakan.

Tes

1. Saat menggunakan pelindung magnet, layar harus:
1) Memiliki ketahanan magnet yang lebih kecil dibandingkan udara
2) mempunyai hambatan magnet yang sama dengan udara
3) memiliki ketahanan magnet yang lebih besar dibandingkan udara

2. Saat melindungi medan gaya Membumikan pelindung:
1) Tidak mempengaruhi efektivitas perisai
2) Meningkatkan efisiensi pelindung magnetik
3) Mengurangi efektivitas pelindung magnet

3. Pada frekuensi rendah (<100кГц) эффективность магнитного экранирования зависит от:
a) Ketebalan layar, b) Permeabilitas magnetik bahan, c) Jarak antara layar dan sirkuit magnetik lainnya.
1) Hanya a dan b yang benar
2) Hanya b dan c yang benar
3) Hanya a dan c yang benar
4) Semua pilihan benar

4. Pelindung magnetik pada frekuensi rendah menggunakan:
1) Tembaga
2) Aluminium
3) Permalloy.

5. Pelindung magnetik pada frekuensi tinggi menggunakan:
1) Besi
2) Permalloy
3) Tembaga

6. Pada frekuensi tinggi (>100 kHz), efektivitas pelindung magnet tidak bergantung pada:
1) Ketebalan layar

2) Permeabilitas magnetik material
3) Jarak antara layar dan sirkuit magnet lainnya.

Sastra bekas:

2. Semenenko, V. A. Keamanan informasi / V. A. Semenenko - Moskow, 2008.

3. Yarochkin, V. I. Keamanan informasi / V. I. Yarochkin - Moskow, 2000.

4. Demirchan, K. S. Landasan Teori Teknik Elektro Jilid III / K. S. Demirchan S.-P, 2003.

Dua metode digunakan untuk melindungi medan magnet:

Metode pintas;

Metode medan magnet layar.

Mari kita lihat lebih dekat masing-masing metode ini.

Metode shunting medan magnet dengan layar.

Metode shunting medan magnet dengan layar digunakan untuk melindungi terhadap medan magnet bolak-balik yang konstan dan perlahan berubah. Layar terbuat dari bahan feromagnetik dengan penetrasi magnet relatif tinggi (baja, permalloy). Jika terdapat layar, garis-garis induksi magnet terutama melewati dindingnya (Gambar 8.15), yang memiliki ketahanan magnet rendah dibandingkan dengan ruang udara di dalam layar. Kualitas pelindung tergantung pada permeabilitas magnetis pelindung dan resistansi rangkaian magnet, mis. Semakin tebal layar dan semakin sedikit jahitan dan sambungan yang melintang ke arah garis induksi magnetik, efisiensi perisai akan lebih tinggi.

Metode perpindahan medan magnet oleh layar.

Metode perpindahan medan magnet oleh layar digunakan untuk menyaring bolak-balik medan magnet frekuensi tinggi. Dalam hal ini, layar yang terbuat dari logam non-magnetik digunakan. Perisai didasarkan pada fenomena induksi. Di sini fenomena induksi berguna.

Mari kita letakkan silinder tembaga pada jalur medan magnet bolak-balik seragam (Gambar 8.16a). Variabel ED akan tereksitasi di dalamnya, yang pada gilirannya akan menciptakan arus eddy induktif bolak-balik (arus Foucault). Medan magnet arus ini (Gambar 8.16b) akan tertutup; di dalam silinder akan diarahkan ke medan rangsang, dan di luarnya - searah dengan medan rangsang. Medan yang dihasilkan (Gambar 8.16, c) dilemahkan di dekat silinder dan diperkuat di luarnya, yaitu. medan dipindahkan dari ruang yang ditempati silinder, yang merupakan efek pelindungnya, yang akan semakin efektif, semakin rendah hambatan listrik silinder, yaitu. semakin besar arus eddy yang mengalir melaluinya.

Berkat efek permukaan (“efek kulit”), kepadatan arus eddy dan intensitas medan magnet bolak-balik berkurang secara eksponensial ketika seseorang masuk lebih dalam ke dalam logam.

, (8.5)

Di mana (8.6)

– indikator penurunan medan dan arus, yang disebut kedalaman penetrasi yang setara.

Berikut adalah permeabilitas magnetik relatif material;

– permeabilitas magnetik vakum, sama dengan 1,25*10 8 g*cm -1;

– resistivitas material, Ohm*cm;

– frekuensi, Hz.

Nilai kedalaman penetrasi yang setara berguna untuk mengkarakterisasi efek pelindung arus eddy. Semakin kecil x0, semakin besar medan magnet yang dihasilkannya, yang menggantikan medan eksternal sumber pengambilan dari ruang yang ditempati oleh layar.

Untuk bahan non-magnetik dengan rumus (8.6) =1, efek pelindung hanya ditentukan oleh dan . Bagaimana jika layarnya terbuat dari bahan feromagnetik?

Jika sama, efeknya akan lebih baik, karena >1 (50..100) dan x 0 akan lebih kecil.

Jadi, x 0 adalah kriteria efek pelindung arus eddy. Menarik untuk memperkirakan berapa kali kerapatan arus dan kekuatan medan magnet menjadi lebih rendah di kedalaman x 0 dibandingkan dengan di permukaan. Untuk melakukannya, kita substitusikan x = x 0 ke dalam rumus (8.5), lalu

dari sini dapat dilihat bahwa pada kedalaman x 0 rapat arus dan kuat medan magnet turun sebanyak e kali, yaitu. dengan nilai 1/2,72, yaitu 0,37 dari massa jenis dan tegangan permukaan. Karena pelemahan lapangan saja 2,72 kali pada kedalaman x 0 tidak cukup untuk mengkarakterisasi bahan pelindung, kemudian gunakan dua nilai lagi kedalaman penetrasi x 0,1 dan x 0,01, yang mencirikan penurunan rapat arus dan tegangan medan sebesar 10 dan 100 kali dari nilainya di permukaan.

Mari kita nyatakan nilai x 0,1 dan x 0,01 melalui nilai x 0; untuk ini, berdasarkan ekspresi (8.5), kita membuat persamaan

DAN ,

setelah memutuskan mana yang kita dapatkan

x 0,1 =x 0 ln10=2,3x 0 ; (8.7)

x 0,01 = x 0 ln100 = 4,6x 0

Berdasarkan rumus (8.6) dan (8.7) untuk berbagai bahan pelindung, nilai kedalaman penetrasi diberikan dalam literatur. Agar lebih jelas, data yang sama kami sajikan dalam bentuk tabel 8.1.

Tabel tersebut menunjukkan bahwa untuk semua frekuensi tinggi, mulai dari rentang gelombang menengah, layar yang terbuat dari logam apa pun dengan ketebalan 0,5..1,5 mm sangat efektif. Saat memilih ketebalan dan bahan layar, Anda tidak boleh melanjutkan dari sifat listrik bahan tersebut, tetapi dipandu olehnya pertimbangan kekuatan mekanik, kekakuan, ketahanan terhadap korosi, kemudahan penyambungan masing-masing bagian dan membuat kontak transisi dengan resistansi rendah di antara keduanya, kemudahan penyolderan, pengelasan, dll.

Dari data tabel berikut ini untuk frekuensi lebih besar dari 10 MHz, lapisan tembaga, dan terlebih lagi perak, dengan ketebalan kurang dari 0,1 mm memberikan efek pelindung yang signifikan. Oleh karena itu, pada frekuensi di atas 10 MHz, penggunaan layar yang terbuat dari foil getinax atau bahan isolasi lain yang dilapisi dengan tembaga atau perak dapat diterima.

Baja dapat digunakan sebagai pelindung, namun perlu diingat bahwa karena fenomena resistivitas dan histeresis yang tinggi, pelindung baja dapat menimbulkan kerugian yang signifikan pada sirkuit pelindung.

Bagaimana caranya agar dua magnet yang bersebelahan tidak merasakan kehadiran satu sama lain? Bahan apa yang harus diletakkan di antara keduanya agar garis medan magnet dari magnet yang satu tidak sampai ke magnet kedua?

Pertanyaan ini tidak sepele seperti yang terlihat pada pandangan pertama. Kita perlu benar-benar mengisolasi kedua magnet tersebut. Artinya, agar kedua magnet ini dapat diputar secara berbeda dan digerakkan secara relatif berbeda satu sama lain, namun masing-masing magnet tersebut berperilaku seolah-olah tidak ada magnet lain di dekatnya. Oleh karena itu, trik apa pun yang melibatkan penempatan magnet ketiga atau feromagnet di dekatnya untuk menciptakan konfigurasi medan magnet khusus dengan kompensasi semua medan magnet pada satu titik tertentu pada prinsipnya tidak berhasil.

Diamagnetik???

Kadang-kadang mereka secara keliru mengira bahwa isolator medan magnet seperti itu bisa berfungsi diamagnetik. Tapi ini tidak benar. Bahan diamagnetik sebenarnya melemahkan medan magnet. Tapi itu melemahkan medan magnet hanya pada ketebalan diamagnetik itu sendiri, di dalam diamagnetik. Oleh karena itu, banyak orang yang salah mengira bahwa jika salah satu atau kedua magnet dibenamkan pada suatu bahan diamagnetik, maka gaya tarik-menarik atau tolak-menolaknya akan melemah.

Tapi ini bukanlah solusi untuk masalah ini. Pertama, garis-garis gaya suatu magnet akan tetap sampai pada magnet yang lain, yaitu medan magnet hanya berkurang pada ketebalan diamagnetiknya, tetapi tidak hilang seluruhnya. Kedua, jika magnet tertanam dalam ketebalan bahan diamagnetik, maka kita tidak dapat menggerakkan atau memutarnya relatif satu sama lain.

Dan jika Anda membuat layar datar dari bahan diamagnetik, maka layar ini akan mentransmisikan medan magnet melalui dirinya sendiri. Apalagi dibalik layar ini medan magnetnya akan sama persis seperti jika layar diamagnetik ini tidak ada sama sekali.

Hal ini menunjukkan bahwa magnet yang tertanam pada bahan diamagnetik pun tidak akan mengalami pelemahan medan magnet satu sama lain. Faktanya, di mana magnet berdinding berada, tidak ada bahan diamagnetik yang langsung masuk ke dalam volume magnet tersebut. Dan karena tidak ada bahan diamagnetik di tempat magnet berdinding berada, berarti kedua magnet berdinding tersebut sebenarnya berinteraksi satu sama lain dengan cara yang persis sama seolah-olah keduanya tidak berdinding dalam bahan diamagnetik. Bahan diamagnetik di sekitar magnet ini tidak berguna seperti pelindung diamagnetik datar di antara magnet.

diamagnetik ideal

Kita membutuhkan bahan yang tidak memungkinkan garis-garis medan magnet melewati dirinya sama sekali. Garis-garis medan magnet harus didorong keluar dari bahan tersebut. Jika garis-garis medan magnet melewati suatu bahan, maka, di balik layar yang terbuat dari bahan tersebut, garis-garis tersebut memulihkan seluruh kekuatannya sepenuhnya. Hal ini mengikuti hukum kekekalan fluks magnet.

Pada bahan diamagnetik, pelemahan medan magnet luar terjadi akibat adanya induksi medan magnet dalam. Medan magnet induksi ini diciptakan oleh arus melingkar elektron di dalam atom. Ketika medan magnet luar dihidupkan, elektron dalam atom akan mulai bergerak mengelilingi garis gaya medan magnet luar. Gerakan melingkar elektron dalam atom yang diinduksi ini menciptakan medan magnet tambahan, yang selalu diarahkan melawan medan magnet luar. Oleh karena itu, medan magnet total di dalam diamagnetik menjadi lebih kecil dibandingkan di luar.

Tetapi kompensasi penuh dari medan eksternal karena medan internal yang diinduksi tidak terjadi. Kekuatan arus melingkar pada atom diamagnetik tidak cukup untuk menciptakan medan magnet yang sama persis dengan medan magnet luar. Oleh karena itu, garis-garis gaya medan magnet luar tetap berada pada ketebalan bahan diamagnetik. Medan magnet luar seolah-olah “menembus” bahan diamagnetik terus menerus.

Satu-satunya bahan yang dapat mendorong garis medan magnet keluar adalah superkonduktor. Dalam superkonduktor, medan magnet luar menginduksi arus melingkar di sekitar garis medan luar yang menciptakan medan magnet berlawanan arah yang persis sama dengan medan magnet luar. Dalam pengertian ini, superkonduktor adalah diamagnetik ideal.

Pada permukaan superkonduktor, vektor kekuatan medan magnet selalu diarahkan sepanjang permukaan ini, bersinggungan dengan permukaan benda superkonduktor. Pada permukaan superkonduktor, vektor medan magnet tidak mempunyai komponen yang arahnya tegak lurus terhadap permukaan superkonduktor. Oleh karena itu, garis-garis medan magnet selalu membengkok di sekitar benda superkonduktor dalam bentuk apa pun.

Pembengkokan superkonduktor oleh garis medan magnet

Namun hal ini tidak berarti bahwa jika layar superkonduktor ditempatkan di antara dua magnet, hal tersebut akan menyelesaikan masalah. Faktanya adalah garis medan magnet magnet akan menuju ke magnet lain, melewati layar superkonduktor. Oleh karena itu, layar superkonduktor datar hanya akan melemahkan pengaruh magnet satu sama lain.

Melemahnya interaksi kedua magnet ini akan bergantung pada seberapa besar bertambahnya panjang garis medan yang menghubungkan kedua magnet tersebut. Semakin besar panjang garis-garis medan penghubungnya, maka semakin sedikit interaksi antara dua magnet satu sama lain.

Efeknya persis sama seperti jika Anda menambah jarak antar magnet tanpa layar superkonduktor. Jika jarak antar magnet diperbesar, maka panjang garis medan magnet juga bertambah.

Artinya untuk menambah panjang saluran listrik yang menghubungkan dua magnet yang melewati layar superkonduktor, maka perlu dilakukan penambahan dimensi layar datar tersebut baik panjang maupun lebarnya. Hal ini akan menyebabkan peningkatan panjang saluran listrik bypass. Dan semakin besar dimensi layar datar dibandingkan dengan jarak antar magnet, maka semakin sedikit interaksi antar magnet.

Interaksi antar magnet hilang sepenuhnya hanya ketika kedua dimensi layar superkonduktor datar menjadi tak terbatas. Ini analog dengan situasi ketika magnet dipisahkan pada jarak yang sangat jauh, dan oleh karena itu panjang garis medan magnet yang menghubungkannya menjadi tak terhingga.

Secara teori, hal ini tentu saja menyelesaikan masalah sepenuhnya. Namun dalam praktiknya kita tidak dapat membuat layar datar superkonduktor dengan dimensi tak terhingga. Saya ingin memiliki solusi yang dapat diimplementasikan dalam praktik di laboratorium atau produksi. (Kita tidak lagi membicarakan kondisi sehari-hari, karena tidak mungkin membuat superkonduktor dalam kehidupan sehari-hari.)

Pembagian ruang berdasarkan superkonduktor

Atau, layar datar berdimensi besar tak terhingga dapat diartikan sebagai membagi seluruh ruang tiga dimensi menjadi dua bagian yang tidak terhubung satu sama lain. Namun bukan sekadar layar datar berukuran tak terhingga yang mampu membagi ruang menjadi dua bagian. Setiap permukaan tertutup juga membagi ruang menjadi dua bagian, volume di dalam permukaan tertutup dan volume di luar permukaan tertutup.

Misalnya, setiap bola membagi ruang menjadi dua bagian: bola di dalam bola dan segala sesuatu di luarnya.

Oleh karena itu, bola superkonduktor adalah isolator medan magnet yang ideal. Jika Anda menempatkan magnet dalam bola superkonduktor, maka tidak ada instrumen yang dapat mendeteksi apakah ada magnet di dalam bola ini atau tidak.

Dan sebaliknya, jika Anda ditempatkan di dalam bola seperti itu, maka medan magnet luar tidak akan bekerja pada Anda. Misalnya, medan magnet bumi tidak dapat dideteksi di dalam bola superkonduktor oleh instrumen apa pun. Di dalam bola superkonduktor, hanya medan magnet yang dapat dideteksi dari magnet yang juga terletak di dalam bola ini.

Jadi, agar dua magnet tidak berinteraksi satu sama lain, salah satu magnet tersebut harus ditempatkan di dalam bola superkonduktor, dan magnet kedua harus ditinggalkan di luar. Kemudian medan magnet magnet pertama akan terkonsentrasi seluruhnya di dalam bola dan tidak akan melampaui batas bola tersebut. Oleh karena itu, magnet kedua tidak akan merasakan kehadiran magnet pertama. Demikian pula medan magnet magnet kedua tidak akan mampu menembus ke dalam bola superkonduktor. Oleh karena itu magnet pertama tidak akan merasakan keberadaan magnet kedua secara dekat.

Tentu saja, selain bola, Anda dapat mengambil bentuk permukaan lainnya, misalnya permukaan ellipsoid atau kotak, dll. Kalau saja itu membagi ruang menjadi dua bagian. Artinya, tidak boleh ada lubang di permukaan ini yang dapat dilewati kabel listrik untuk menghubungkan magnet internal dan eksternal.