Magneti se obično nalaze u motorima, dinastijama, frižiderima, debitnim i kreditnim karticama, kao i u elektronskoj opremi, poput električnih gitara, stereo zvučnika i tvrdih računara. Magneti mogu biti trajni, prirodno oblikovani ili elektromagneti. Elektromagnet stvara magnetsko polje kada električna struja prolazi kroz zavojnicu žice koja se obavija oko željeznog jezgra. Nekoliko je faktora koji utječu na jačinu magnetskog polja i različiti načini za određivanje jakosti polja, a oba se razmatraju u ovom članku.
Korak
Metoda 1 od 3: Određivanje faktora koji utječu na jakost magnetskog polja
Korak 1. Razmotrite karakteristike magneta
Svojstva magneta opisana su pomoću sljedećih karakteristika:
- Jačina koercitivnog magnetskog polja, skraćeno Hc. Ovaj simbol odražava točku demagnetizacije (gubitak magnetskog polja) drugim magnetskim poljem. Što je veći broj, magnet se teže uklanja.
- Zaostala gustoća magnetskog toka, skraćeno Br. Ovo je najveći magnetni tok koji magnet može proizvesti.
- Gustoći magnetskog toka odgovara ukupna gustoća energije, skraćeno Bmax. Što je veći broj, magnet je jači.
- Temperaturni koeficijent zaostale gustoće magnetskog toka, skraćeno Tcoef Br i izražen kao postotak stupnjeva Celzijusa, objašnjava kako se magnetski tok smanjuje s povećanjem magnetske temperature. Tcoef Br od 0,1 znači da ako se temperatura magneta poveća za 100 stepeni Celzijusa, magnetski tok se smanjuje za 10 posto.
- Maksimalna radna temperatura (skraćeno Tmax) je najviša temperatura koju magnet može raditi bez gubitka jakosti polja. Nakon što temperatura magneta padne ispod Tmax, magnet obnavlja svoju punu jakost magnetskog polja. Ako se zagrije iznad Tmax, magnet će trajno izgubiti dio polja nakon što se ohladi na normalnu radnu temperaturu. Međutim, ako se zagrije na Curiejevu temperaturu (skraćeno Tcurie), magnet će izgubiti magnetsku snagu.
Korak 2. Identificirajte materijale za izradu trajnih magneta
Trajni magneti obično se izrađuju od jednog od sljedećih materijala:
- Neodimijum gvožđe bor. Ovaj materijal ima gustoću magnetskog toka (12.800 gaussa), jakost prisilnog magnetskog polja (12.300 oersted) i ukupnu gustoću energije (40). Ovaj materijal ima najnižu maksimalnu radnu temperaturu od 150 stepeni Celzijusa i 310 stepeni Celzijusa, odnosno temperaturni koeficijent od -0,12.
- Samarij -kobalt ima drugu najveću snagu prisilnog polja, na 9.200 oersted -a, ali gustoću magnetskog toka od 10.500 gausa i ukupnu gustoću energije 26. Njegova maksimalna radna temperatura je mnogo veća od temperature neodimijskog željeza na 300 stupnjeva Celzijusa Kirijeva temperatura 750 stepeni Celzijusa. Njegov temperaturni koeficijent je 0,04.
- Alnico je legura aluminija, nikla i kobalta. Ovaj materijal ima gustoću magnetskog toka blizu neodimijskog željeznog bora (12.500 gausa), ali jačinu prisilnog magnetskog polja od 640 oersteda i ukupnu gustoću energije od samo 5.5 Ovaj materijal ima veću maksimalnu radnu temperaturu od samarijevog kobalta, na 540 stupnjeva Celzijusa., Kao i višu Curiejevu temperaturu od 860 stepeni Celzijusa i temperaturni koeficijent od 0,02.
- Keramički i feritni magneti imaju mnogo nižu gustoću fluksa i ukupnu gustoću energije od ostalih materijala, pri 3.900 gausa i 3.5. Međutim, njihova gustoća magnetskog toka je bolja od alnico, koja je 3.200 oersted. Ovaj materijal ima istu maksimalnu radnu temperaturu kao i samarijev kobalt, ali znatno nižu Curiejevu temperaturu od 460 stepeni Celzijusa i temperaturni koeficijent od -0.
Korak 3. Izbrojite broj zavoja u zavojnici elektromagneta
Što je više zavoja po dužini jezgre, veća je jačina magnetskog polja. Komercijalni elektromagneti imaju podesivu jezgru od jednog od gore opisanih magnetskih materijala i veliku zavojnicu oko nje. Međutim, jednostavan elektromagnet može se napraviti namotavanjem žice oko eksera i pričvršćivanjem krajeva na bateriju od 1,5 volta.
Korak 4. Provjerite količinu struje koja teče kroz elektromagnetnu zavojnicu
Preporučujemo da koristite multimetar. Što je veća struja, magnetsko polje proizvodi jače.
Amper po metru (A/m) je još jedna jedinica koja se koristi za mjerenje jačine magnetskog polja. Ova jedinica pokazuje da ako se poveća struja, broj zavojnica ili oboje, jačina magnetskog polja također raste
Metoda 2 od 3: Testiranje dometa magnetskog polja spajalicom
Korak 1. Napravite držač za magnet za šipku
Možete napraviti jednostavan magnetni držač koristeći štipaljke i čašu od stiropora. Ova metoda je najpogodnija za poučavanje magnetskih polja učenika osnovnih škola.
- Zalijepite jedan dugi kraj užeta za odjeću na dno šalice.
- Preokrenite šolju sa kleštima za veš i stavite je na sto.
- Pričvrstite magnete na hvataljke za veš.
Korak 2. Savijte spajalicu u kuku
Najlakši način za to je povući vanjski rub spajalice. Ova kuka će objesiti mnogo spajalica.
Korak 3. Nastavite dodavati spajalice za mjerenje jačine magneta
Pričvrstite savijenu spajalicu za papir na jedan od polova magneta. dio kuke treba slobodno visjeti. Objesite spajalicu na kuku. Nastavite dok težina spajalice ne padne sa udice.
Korak 4. Zapišite broj spajalica zbog kojih je udica otpala
Kad udica padne pod težinu koju nosi, zabilježite broj spajalica koje vise na udici.
Korak 5. Zalijepite maskirnu traku na magnet za šipku
Pričvrstite 3 male trake maskirne trake na magnet za šipku i objesite kuke unatrag.
Korak 6. Dodajte spajalicu na kuku dok ne padne s magneta
Ponavljajte prethodnu metodu spajalica sa početne kuke za spajalicu, sve dok konačno ne padne s magneta.
Korak 7. Zapišite koliko isječaka je potrebno da ispustite udicu
Zapišite broj upotrijebljenih traka maskirne trake i spajalica.
Korak 8. Ponovite prethodni korak nekoliko puta sa više maskirne trake
Svaki put zabilježite broj spajalica potrebnih za pad s magneta. Trebali biste primijetiti da je svaki put kad se doda traka potrebno manje isječka za ispuštanje udice.
Metoda 3 od 3: Testiranje magnetskog polja Gaussmetrom
Korak 1. Izračunajte osnovni ili početni napon/napon
Možete koristiti gausmetar, poznat i kao magnetometar, ili detektor elektromagnetskog polja (EMF), koji je prijenosni uređaj koji mjeri snagu i smjer magnetskog polja. Ove uređaje je obično lako kupiti i koristiti. Metoda gaussmetra pogodna je za podučavanje magnetnih polja učenika srednjih i srednjih škola. Evo kako ga koristiti:
- Postavite maksimalni napon od 10 V DC (istosmjerna struja).
- Očitajte prikaz napona s mjeračem dalje od magneta. Ovo je osnovni ili početni napon, predstavljen kao V0.
Korak 2. Dodirnite senzor mjerača do jednog od magnetskih polova
U nekim gaussmetrima ovaj senzor, nazvan Hall senzor, napravljen je tako da integrira čip električnog kruga tako da možete dodirnuti magnetsku traku senzoru.
Korak 3. Snimite novi napon
Napon koji predstavlja V1 će se povećati ili smanjiti, ovisno o magnetskoj traci koja dodiruje Hall senzor. Ako napon poraste, senzor dodiruje magnetni pol južnog tražila. Ako napon padne, to znači da senzor dodiruje magnetski pol tragača za sjever.
Korak 4. Pronađite razliku između početnog i novog napona
Ako je senzor kalibriran u milivoltima, podijelite s 1.000 da biste pretvorili milivolte u volte.
Korak 5. Podijelite rezultat s vrijednošću osjetljivosti senzora
Na primjer, ako senzor ima osjetljivost od 5 milivolta po gausu, podijelite s 10. Dobivena vrijednost je jakost magnetskog polja u gausu.
Korak 6. Ponovite ispitivanje jačine magnetskog polja na različitim udaljenostima
Postavite senzore na različitu udaljenost od magnetskih polova i zabilježite rezultate.
