Magnēti parasti atrodami motoros, dinamos, ledusskapjos, debetkartēs un kredītkartēs, kā arī elektroniskajā aprīkojumā, piemēram, elektriskās ģitāras uztvērējos, stereo skaļruņos un datoru cietajos diskos. Magnēti var būt pastāvīgi, dabiski veidoti vai elektromagnēti. Elektromagnēts rada magnētisko lauku, kad elektriskā strāva iet caur stieples spoli, kas apvij dzelzs serdi. Ir vairāki faktori, kas ietekmē magnētiskā lauka stiprumu, un dažādi veidi, kā noteikt lauka stiprumu, un abi ir aplūkoti šajā rakstā.
Solis
1. metode no 3: Magnētiskā lauka stiprumu ietekmējošo faktoru noteikšana
1. solis. Apsveriet magnēta īpašības
Magnētu īpašības ir aprakstītas, izmantojot šādas īpašības:
- Piespiedu magnētiskā lauka stiprums, saīsināts kā Hc. Šis simbols atspoguļo citu magnētiskā lauka demagnetizācijas (magnētiskā lauka zuduma) punktu. Jo lielāks skaitlis, jo grūtāk magnētu noņemt.
- Atlikušā magnētiskās plūsmas blīvums, saīsināts kā Br. Šī ir maksimālā magnētiskā plūsma, ko magnēts spēj radīt.
- Magnētiskās plūsmas blīvumam atbilst kopējais enerģijas blīvums, saīsināts kā Bmax. Jo lielāks skaitlis, jo spēcīgāks magnēts.
- Atlikušā magnētiskās plūsmas blīvuma temperatūras koeficients, saīsināts kā Tcoef Br un izteikts procentos pēc Celsija grādiem, izskaidro, kā magnētiskā plūsma samazinās, palielinoties magnētiskajai temperatūrai. Tcoef Br 0,1 nozīmē, ka, ja magnēta temperatūra paaugstinās par 100 grādiem pēc Celsija, magnētiskā plūsma samazinās par 10 procentiem.
- Maksimālā darba temperatūra (saīsināti kā Tmax) ir augstākā temperatūra, ko magnēts var darbināt, nezaudējot lauka intensitāti. Kad magnēta temperatūra nokrītas zem Tmax, magnēts atgūst pilnu magnētiskā lauka stiprumu. Ja magnēts tiek uzkarsēts virs Tmax, tas atdziest līdz normālai darba temperatūrai neatgriezeniski zaudēs daļu sava lauka. Tomēr, sildot līdz Kirija temperatūrai (saīsināti kā Tcurie), magnēts zaudēs magnētisko spēku.
2. solis. Nosakiet materiālus pastāvīgo magnētu izgatavošanai
Pastāvīgos magnētus parasti izgatavo no viena no šādiem materiāliem:
- Neodīma dzelzs bors. Šim materiālam ir magnētiskās plūsmas blīvums (12 800 gauss), piespiedu magnētiskā lauka stiprums (12 300 oersted) un kopējais enerģijas blīvums (40). Šim materiālam ir zemākā maksimālā darba temperatūra -attiecīgi 150 grādi pēc Celsija un 310 grādi pēc Celsija, un temperatūras koeficients ir -0,12.
- Samārija kobaltam ir otrs lielākais piespiedu lauka stiprums - 9200 oersted, bet magnētiskās plūsmas blīvums ir 10 500 gauss un kopējais enerģijas blīvums 26. Tā maksimālā darba temperatūra ir daudz augstāka nekā neodīma dzelzs bora temperatūra 300 grādos pēc Celsija. Kirī temperatūra 750 grādi pēc Celsija. Tās temperatūras koeficients ir 0,04.
- Alnico ir alumīnija-niķeļa-kobalta sakausējums. Šim materiālam ir magnētiskās plūsmas blīvums, kas ir tuvu neodīma dzelzs boram (12 500 gauss), bet piespiedu magnētiskā lauka stiprums ir 640 un kopējais enerģijas blīvums ir tikai 5,5. Šim materiālam ir augstāka maksimālā darba temperatūra nekā samārija kobaltam, pie 540 grādiem Celsija., Kā arī augstāka Kirī temperatūra 860 grādi pēc Celsija, un temperatūras koeficients 0,02.
- Keramikas un ferīta magnētiem ir daudz zemāks plūsmas blīvums un kopējais enerģijas blīvums nekā citiem materiāliem - pie 3 900 gausa un 3,5. Tomēr to magnētiskās plūsmas blīvums ir labāks nekā alniko, kas ir 3200 pārklāts. Šim materiālam ir tāda pati maksimālā darba temperatūra kā samārija kobaltam, bet daudz zemāka Kirī temperatūra -460 grādi pēc Celsija, un temperatūras koeficients -0 2. Tādējādi magnēti ātrāk zaudē magnētiskā lauka stiprumu karstā temperatūrā nekā citi materiāli.
Solis 3. Saskaitiet elektromagnēta spoles apgriezienu skaitu
Jo vairāk apgriezienu uz serdes garumu, jo lielāks magnētiskā lauka stiprums. Tirdzniecības elektromagnētiem ir regulējams serde no viena no iepriekš aprakstītajiem magnētiskajiem materiāliem un liela spole ap to. Tomēr vienkāršu elektromagnētu var izgatavot, aptinot vadu ap naglu un pievienojot galus 1,5 voltu akumulatoram.
4. solis. Pārbaudiet strāvas daudzumu, kas plūst caur elektromagnētisko spoli
Mēs iesakām izmantot multimetru. Jo lielāka strāva, jo spēcīgāks magnētiskais lauks.
Ampēri uz metru (A/m) ir vēl viena vienība, ko izmanto magnētiskā lauka stipruma mērīšanai. Šī vienība norāda, ka, palielinot strāvu, spoļu skaitu vai abus, palielinās arī magnētiskā lauka stiprums
2. metode no 3: Magnētiskā lauka diapazona pārbaude ar papīra saspraudi
1. solis. Izveidojiet stieņa magnēta turētāju
Jūs varat izgatavot vienkāršu magnētisko turētāju, izmantojot drēbju tapas un putupolistirola kausu. Šī metode ir vispiemērotākā magnētisko lauku mācīšanai sākumskolas skolēniem.
- Vienu veļas auklas garo galu pielīmējiet krūzes apakšā.
- Apgrieziet krūzi ar veļas auklas knaiblēm un novietojiet to uz galda.
- Piestipriniet magnētus pie veļas auklas knaiblēm.
Solis 2. Salieciet papīra saspraudi āķī
Vienkāršākais veids, kā to izdarīt, ir pavilkt saspraudes ārējo malu. Šis āķis pakārts daudz saspraudes.
3. solis. Turpiniet pievienot saspraudes, lai izmērītu magnēta izturību
Piestipriniet saliektu papīra saspraudi pie viena no magnēta poliem. āķa daļai vajadzētu brīvi karāties. Pakariet papīra saspraudi uz āķa. Turpiniet, līdz saspraudes svars nokrīt āķi.
4. solis. Pierakstiet saspraužu skaitu, kuru dēļ āķis nokrita
Kad āķis nokrīt zem tā smaguma, ņemiet vērā uz āķa piekārto saspraudīšu skaitu.
5. solis. Piestipriniet maskēšanas lenti pie stieņa magnēta
Pievienojiet 3 mazas maskēšanas lentes sloksnes pie magnēta un pakārt āķus atpakaļ.
6. solis. Pievienojiet saspraudi uz āķa, līdz tas nokrīt no magnēta
Atkārtojiet iepriekšējo saspraudes metodi no sākotnējā saspraudes āķa, līdz tā beidzot nokrīt no magnēta.
7. solis. Pierakstiet, cik klipu nepieciešams, lai nomestu āķi
Noteikti pierakstiet izmantoto maskēšanas lentes sloksņu skaitu un saspraudes.
8. solis. Atkārtojiet iepriekšējo darbību vairākas reizes ar vairāk maskēšanas lentes
Katru reizi pierakstiet saspraužu skaitu, kas nepieciešams, lai nokristu no magnēta. Jums jāņem vērā, ka katru reizi, kad tiek pievienota lente, ir nepieciešams mazāk klipu, lai nomestu āķi.
3. metode no 3: Magnētiskā lauka pārbaude ar Gausmetru
Solis 1. Aprēķiniet bāzi vai sākotnējo spriegumu/spriegumu
Varat izmantot gaussmetru, kas pazīstams arī kā magnetometrs vai elektromagnētiskā lauka (EMF) detektors, kas ir pārnēsājama ierīce, kas mēra magnētiskā lauka stiprumu un virzienu. Šīs ierīces parasti ir viegli iegādāties un lietot. Gaussmetra metode ir piemērota magnētisko lauku mācīšanai vidusskolas un vidusskolas skolēniem. Lūk, kā to izmantot:
- Iestatiet maksimālo spriegumu 10 volti DC (līdzstrāva).
- Sprieguma displeju nolasiet ar skaitītāju prom no magnēta. Tas ir bāzes vai sākotnējais spriegums, kas attēlots kā V0.
2. solis. Pieskarieties skaitītāja sensoram pie viena no magnētiskajiem poliem
Dažos gaussmetros šis sensors, ko sauc par Hall sensoru, ir paredzēts, lai integrētu elektriskās ķēdes mikroshēmu, lai jūs varētu pieskarties sensora magnētiskajai joslai.
3. solis. Ierakstiet jauno spriegumu
Spriegums, ko attēlo V1, palielināsies vai samazināsies atkarībā no magnētiskās joslas, kas pieskaras Halles sensoram. Ja spriegums palielinās, sensors pieskaras dienvidu meklētāja magnētiskajam polam. Ja spriegums samazinās, tas nozīmē, ka sensors pieskaras ziemeļu meklētāja magnētiskajam polam.
Solis 4. Atrodiet atšķirību starp sākotnējo un jauno spriegumu
Ja sensors ir kalibrēts milivoltos, daliet to ar 1000, lai milivoltus pārvērstu voltos.
Solis 5. Sadaliet rezultātu ar sensora jutības vērtību
Piemēram, ja sensora jutība ir 5 milivolti uz gausu, daliet ar 10. Iegūtā vērtība ir magnētiskā lauka stiprums gausos.
6. solis. Atkārtojiet magnētiskā lauka stipruma pārbaudi dažādos attālumos
Novietojiet sensorus dažādos attālumos no magnētiskajiem poliem un reģistrējiet rezultātus.
