요약

몇 년간 무언가를 만들기 위한 오래된 전통을 따라, 저는 영구 자석과 코일의 상호 작용을 탐구하기 위한 작은 테스트 설정을 만들기로 결정했습니다.
첫 번째 사진은 설치 모습을 보여주고 있습니다.
이 세차원 프린트된 장치는 레버로 구성되어 있는데, 이 레버의 한쪽에는 코일과 상호작용하는 하나 이상의 강한 영구 자석이 있고, 또 테스트 무게를 수용할 수 있는 컨테이너도 있습니다. 다른 쪽에는 카운터 무게가 있어서 레버가 수평으로 평형을 이룰 수 있습니다. 그런 다음 코일에 전기를 공급하면, 자석이
지点， 테스트 웨이트 사이의 거리가 지점과 자석 사이의 거리보다 두 배이기 때문에, 실제 지지 력을 제공하려면 테스트 웨이트를 두 배로 늘려야 합니다.

두 개의 코일이 만들어졌습니다. 하나는 mu_r=1의 투과성을 가진 재료에 내장되어 있고, 다른 하나는 약 25%의 철 분말을 함유한 재료에 내장되어 있습니다. 자석의 직경은 18mm이고 높이는 3mm입니다.
두 코일 모두에 적용된 전류에 대한 지지 력의 양이 어떤지 생각하십니까? 저의 거주지에서 1N에 해당하는 초콜릿 바를 지탱할 수 있을 정도로 충분하다고 생각하십니까?

두 번째 사진은 실증적인 데이터를 제공합니다.
두 번째 코일의 경우, 측정된 데이터에 비해 상당히 큰 코그링 력이 있어, 곡선 간의 비교를 더 잘 할 수 있게 했습니다. 저는 두 코일의 곡선이 비슷할 거라고 기대했는데, 철로 채워진 필라멘트가 자기코어 재료로 사용되는 경우에는 개선이 별로 되지 않기 때문입니다. 반면에, 자석의 높이가
저는 그 힘을 근사할 수 있는 분석식이 없다고 생각합니다(제가 틀리면 바로 고쳐주세요), 그래서 저는 나가서 그 문제를 시뮬레이션해 보았습니다. 이것은 본질적으로 3차원의 문제입니다. 하지만 단순화를 위해 저는 2차원으로 단순화했습니다. 만약 여러분이 그 문제를 가로로 볼 수 있다면, 그것은 그대로 표현된
아쉽게도, 시뮬레이션 결과는 항상 2배의 요인으로 너무 높습니다. 저는 이 단순화에서는 코일의 전면과 후면이 누락되었기 때문에 실제 값보다 더 낮을 것이라고 기대했습니다.