海尔贝克阵列后充磁方法

有一位正在攻读初中的网友发来私信，说他报了一个物理实验兴趣版，花三百多大洋买了一套实验器材，里面有一个十分简陋的电动机拼装模型。他的磁铁看起来就是一个黑色的吸铁石，不仅磁场很弱，而且能作用在转子上的磁场十分有限，转速基本辽胜于无。 于是突发奇想，询问是否能改变磁铁上的磁通线分布形态，让有线的磁场都向线圈方向集中呢？ 其实早在一九七九年，有个叫克劳斯海尔贝克的美国人在做电子加速实验时，为了记忆部提高加速器里的永磁铁的磁力，于是尝试调整磁铁摆放位置来改变磁场， 发现在一种特定的摆放模式下，磁铁一侧的磁场强度比原来提高了接近一半，另一侧则大幅减弱，于是将这种磁铁摆放方法 称为海尔贝克阵列。观察这个阵列中的磁铁会发现，箭头代表指向 n 级，磁铁从左向右摆放时， n 级以上左下右的顺序循环排列，就构成了海尔贝克阵列。这排磁铁顶部的磁场强度是 n 级全部向上时的大约 1 4 倍， 而底部的磁场就会相应减弱，看起来就像把磁力从底部转移到了顶部。其中的原理其实很简单，观察这一一个 n 级向上的磁铁， 会发现他的磁力线离开 n 级向两边发散时，正好两侧 n 级相对的磁铁外部的磁力线也是同向发散的，因此二者形成叠加，一起到达 s 级向上的磁铁 池顶部的磁场强度提高，当磁力线又从 n 级返回中间的磁铁时，再次和这两个 n 级相对的磁铁磁力线相遇，此时二者方 方向相反形成抵消，使底部磁场强度减弱。由于磁级方向周期性排列，因此每个 n 级向上的磁铁都重复相同的磁力线循环，造成顶部磁场强度提高到原来的约根号二倍，也就是一点四倍左右。底部磁场则由于磁通线的抵消而大幅减弱， 因此实现了磁力的定向集中。这一原理的用处非常广泛。我们来到一个冰箱贴制作车间里，工人们正把具有磁性的贝提羊体和塑料颗粒的混合物用机器挤压成薄片， 然后把这一大卷完整的磁体放进特殊的家具中进行冲磁，让这一卷片材上形成间距大约五毫米的瓷集，而瓷集方向正是按照海尔贝克阵列进行排列。于是片材的一面磁力被增强，而另一面减弱，将其切割成小块后粘到塑料片 的背面，就是一个具有单面磁性的冰箱贴。如果让两个冰箱贴吸在一起，再错位滑动，就会感觉到上面周期性分布的磁场带来的磁举方向的周期性变化。之所以要弄得这么麻烦，是由于骗财的磁力只有同尺寸女铁棚磁铁的百分之二到三，如果不增强一面的磁场， 他是吸不住的。可是为什么不直接增加骗财中雌性原料的含量呢？那请试想，提高含量势必增加成本，又该如何偷工减料灾？ 不仅如此，为了让电动机效率提高，也有必要采用海尔贝克阵列，让磁极方向依次旋转九十度排列，使内部出现周期分布的增强磁场， 以此来提高永磁电机的气息磁密度，同时也减少了铁损。同理，让磁悬浮列车上安装的磁铁磁铁以海尔备克 阵列排列，就会提高列车底部的磁场强度，从而增强和轨道中央绕组的感生磁场之间的赤力，悬浮起来更加省电，同时前进的磁阻力也有所降低，而且还避免车厢里的乘客暴露在强磁场中。 如果你是一个喜欢玩磁铁的网友，现在就可顺手拼装一个海尔贝克阵列，利用他那反直觉的磁场效果来制作各种磁力模型，亦或是用来装逼蒙式，岂不美哉？