電磁鐵與永磁體

電磁鐵和永磁體都已廣泛用于許多應用中。永磁體已應用于硬盤驅動器、車輛和磁鉤。線圈等電磁鐵最常用于變壓器和各種醫療設備。在某些應用中，電磁鐵和永磁體已一起使用。電磁鐵和永磁體之間的主要區別是什么?我們如何為我們的應用選擇合適的?

永磁體由強磁性硬質材料制成，在不受外界刺激的情況下可以保持其磁性。由于釹鐵硼等材料的強磁性，永磁體是一種完美的選擇，可以產生一致的強大力量來吸引近距離的其他物體。當兩個磁鐵粘在一起時，兩個 8cm 釹鐵硼立方體磁鐵之間的力可以輕松達到 5K 牛頓。在許多應用中，例如磁鉤，永磁體可以提供長時間的抓取力，而無需任何額外的能量輸入。

另一方面，永磁體的缺點也是由它的材料特性造成的。由于這些磁鐵保持其磁性，因此當它們的相對位置固定時，它們永遠無法關閉或控制力。這使得它們難以應用于需要變化力的應用。永磁體的力對于長距離變得無效，因為力隨著距離立方而衰減。人們可能會注意到，當距離從 0cm 增加到 10cm 時，兩個 8cm NdFeB 磁鐵之間的力從 5k 迅速下降到 100 牛頓。最后，永久磁場只能在一定溫度以下產生，因此它們不適合熱器件應用。

電磁鐵就像永磁體的反面一樣。磁場是由流過螺線管的電流產生的。線圈的磁性取決于流過導線的電流。由于這一特性，電磁鐵是需要快速變化磁場或精確控制磁場的應用中最常用的類型。一個例子是在 MRI 中，通常需要在空間中的特定位置創建精確的場/場梯度，通過改變不同線圈中的電流，可以輕松實現空間磁場的精確控制，而這幾乎是不可能的通過使用永磁體來獲得相同的結果。通過使用不同的電流輸入，可以通過線圈創建復雜且實時變化的磁場排列。

電磁鐵的主要缺點在于能量傳輸方面。雖然永磁體是預先磁化的，并且在應用過程中不需要能量輸入，但電磁體需要一個恒流源。與永磁體相比，這種特性使得電磁體在近距離產生強磁力的效率要低得多。由于與電流源干擾和加熱相關的變量不同，與永磁體相比，電磁體在設計和維護方面需要更加小心，以保持高精度的磁場輸出。