冰箱磁貼是一種單面磁體,這是如何實現的?


評論區對示意圖還是有些疑問。為了便於理解採用了 @十眼黑羊建議新示意圖替換了原來的示意圖。非常感謝大家對這個問題的關注和討論。有時間我會繼續更新和改進。下面增加一張從維基百科上找到的圖,便於理解磁體的排列是如何實現的。

可以把整個海爾貝克陣列看做↓↑↓這種排列的結構與→←這種結構兩個基本的單元構成的,這兩種結構產生的磁場在如圖的上方同向,下方反向,所以兩個疊加之後,表現出在上方增強,下方相互抵消的情況。

————————————————我是更新的分界線————————————

沒想到幾個月前的回答的問題受到大家這麼熱烈的回應,謝謝。修改了示意圖。感謝評論區的幾位指出示意圖的問題,一併感謝。

更新一個小實驗,手邊能找到兩塊冰箱貼的朋友可以試一下。把兩個冰箱貼有磁性的一面吸在一起。緩慢平行推動,使兩個分開,會感受到一會是吸引力一會是排斥力的情況。而在不平行的情況下是不會出現這種情況的。這也是磁貼裏海爾貝克陣列的原因。

————————————————不熟練的分割線—————————————

蟹妖。

這是因為冰箱磁貼是一種特殊的稱為 海爾貝克陣列(Halbach Array) 磁體結構。如下圖所示,通過這樣排列磁體,可以使磁場中一側的陣列排列較強,另一側的陣列近乎為零。

這樣一來,雖然冰箱磁貼採用的橡膠磁鐵(由粘結鐵氧體磁粉和合成橡膠複合而成)磁性很弱,大概是釹鐵硼的百分之二到三,但是依然可以在其背面也就是貼在冰箱那一面的磁性大大增強。

這種結構最早是在1973年被美國科學家Mallianson 在永久磁鐵結構進行拼裝實驗時發現了單向通量(one-sided flux)的結構,並把它命名為「Magnetic Curiosity」 ,但是很可惜當時他並沒有意識到這種結構的應用潛力。之後在1979年,美國科學家Klaus Halbach在勞倫斯伯克利國家實驗室研究電子加速時,發現了這種特殊的永磁結構,通過逐步完善該結構,最終形成了所謂的「海爾貝克」磁鐵。

除了冰箱磁貼,海爾貝克陣列還被應用在無刷直流電機、粒子加速器、自由電子激光器、磁懸浮列車的軌道。


不知道怎麼理解單面磁體,還有怎麼與海爾貝克排列聯繫在一起了,沒有必要啊,一個冰箱門的磁貼,只要有效的磁吸就行了,不需要用海爾貝克排列來提高效率,要考慮,也只需考慮成本、適當的磁力、持久性等因素。我去過做磁條的廠家,原料就是橡膠和壓延磁粉(與其它磁粉區別是,這種磁粉微觀呈片狀,靠壓力取向),工藝流程:混煉、壓延成型、切割、充磁、包裝。以我的了解,無單面磁體之說,如果不允許另一面有磁,採取屏蔽措施就可以了。


單面磁鐵是指一面有磁性,另一面磁性較弱的磁鐵,方法是用特殊處理的鍍鋅鐵皮將雙面磁鐵的一麵包 裹,這樣被包裹的一面磁性將被屏蔽,磁力被折射到另一面,另一面磁性將增強。

因為所有屏蔽技術均無法完全使其一邊磁性被折射,所有現在所說的「單面磁鐵」只是相對意義的單面磁性較強的磁鐵。

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單面磁鐵指的是 一面磁性相對較強一面相對較弱的,而磁性較弱的這一面是一些特殊的材料,比如鍍鋅鐵皮經過特殊處理之後,它這一面的磁性會被鍍鋅鐵皮阻擋住,然後反射到另外一面,也就是磁性較強的一面(在這裡鍍鋅鐵皮就相當於鏡子,把太陽光反射回去),這樣的話另外一面的磁性就更強了。


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