Magneteid leidub tavaliselt mootorites, dünamoes, külmikutes, deebet- ja krediitkaartides, aga ka elektroonikaseadmetes, nagu elektrikitarri vastuvõtjad, stereokõlarid ja arvuti kõvakettad. Magnetid võivad olla püsivad, looduslikult moodustatud või elektromagnetid. Elektromagnet tekitab magnetvälja, kui elektrivool läbib rauast südamiku ümber keerduvat traatmähist. On mitmeid tegureid, mis mõjutavad magnetvälja tugevust ja erinevaid võimalusi välja tugevuse määramiseks ning mõlemat käsitletakse käesolevas artiklis.
Samm
Meetod 1 /3: Magnetvälja tugevust mõjutavate tegurite määramine
Samm 1. Mõelge magneti omadustele
Magnetite omadusi kirjeldatakse järgmiste omaduste abil:
- Sunnitud magnetvälja tugevus, lühendatult Hc. See sümbol peegeldab teise magnetvälja demagnetiseerumise punkti (magnetvälja kadu). Mida suurem on number, seda raskem on magnetit eemaldada.
- Magnetvoo jääktihedus, lühendatult Br. See on maksimaalne magnetvoog, mida magnet on võimeline tekitama.
- Magnetvoo tihedusele vastab üldine energiatihedus, lühendatult Bmax. Mida suurem on number, seda tugevam on magnet.
- Magnetvoo jääktiheduse temperatuurikoefitsient, lühendatult Tcoef Br ja väljendatud protsentides Celsiuse kraadides, selgitab, kuidas magnetvoog magnettemperatuuri tõustes väheneb. Tcoef Br 0,1 tähendab, et kui magneti temperatuur tõuseb 100 kraadi Celsiuse järgi, väheneb magnetvoog 10 protsenti.
- Maksimaalne töötemperatuur (lühendatult Tmax) on kõrgeim temperatuur, mida magnet suudab ilma väljatugevust kaotamata töötada. Kui magneti temperatuur langeb alla Tmax, taastab magnet täielikult oma magnetvälja tugevuse. Kui kuumutada üle Tmax, kaotab magnet normaalse töötemperatuurini jahutades osa oma väljast jäädavalt. Kui aga kuumutada Curie temperatuurini (lühendatult Tcurie), kaotab magnet oma magnetilise jõu.
Samm 2. Tehke kindlaks materjalid püsimagnetite valmistamiseks
Püsimagnetid on tavaliselt valmistatud ühest järgmistest materjalidest:
- Neodüüm -raudboor. Sellel materjalil on magnetvoo tihedus (12 800 gauss), sunniviisiline magnetvälja tugevus (12 300 oersted) ja üldine energiatihedus (40). Sellel materjalil on madalaim maksimaalne töötemperatuur vastavalt 150 kraadi Celsiuse järgi ja 310 kraadi Celsiuse järgi ning temperatuurikoefitsient -0,12.
- Samaariumikoobaltil on suuruselt teine sunniviisiline väljatugevus - 9200 oersted, kuid magnetvoo tihedus on 10 500 gauss ja üldine energiatihedus 26. Selle maksimaalne töötemperatuur on palju kõrgem kui neodüüm -raudbooril temperatuuril 300 kraadi Celsiuse järgi. Curie temperatuur 750 kraadi Celsiuse järgi. Selle temperatuurikoefitsient on 0,04.
- Alnico on alumiiniumi-nikli-koobalti sulam. Selle materjali magnetvoo tihedus on lähedane neodüüm -raudboorile (12 500 gauss), kuid sunnitud magnetvälja tugevus on 640 ja üldine energiatihedus on vaid 5,5. Selle materjali maksimaalne töötemperatuur on kõrgem kui samariumkoobalt, 540 kraadi Celsiuse järgi., Samuti kõrgem Curie temperatuur 860 kraadi Celsiuse järgi ja temperatuurikoefitsient 0,02.
- Keraamiliste ja ferriitmagnetite voo tihedus ja üldine energiatihedus on tunduvalt madalam kui teistel materjalidel - 3900 gauss ja 3.5. Kuid nende magnetvoo tihedus on parem kui alnico, mille maht on 3200. Sellel materjalil on sama maksimaalne töötemperatuur nagu samariumkoobaltil, kuid Curie temperatuur on palju madalam (460 kraadi Celsiuse järgi) ja temperatuurikoefitsient -0 2. Seega kaotavad magnetid kuumal temperatuuril oma magnetvälja tugevuse kiiremini kui teised materjalid.
Samm 3. Loendage elektromagneti mähises olevate keerdude arv
Mida rohkem pöördeid südamiku pikkuse kohta, seda suurem on magnetvälja tugevus. Kaubanduslikel elektromagnetitel on reguleeritav südamik ühest ülalkirjeldatud magnetmaterjalist ja selle ümber on suur mähis. Kuid lihtsa elektromagneti saab valmistada, keerates juhtme ümber küünte ja kinnitades otsad 1,5-voldise aku külge.
Samm 4. Kontrollige elektromagnetilise mähise kaudu voolava voolu hulka
Soovitame kasutada multimeetrit. Mida suurem on vool, seda tugevam on magnetväli.
Ampere meetri kohta (A/m) on veel üks ühik, mida kasutatakse magnetvälja tugevuse mõõtmiseks. See ühik näitab, et kui suurendada voolu, mähiste arvu või mõlemat, suureneb ka magnetvälja tugevus
Meetod 2/3: magnetvälja ulatuse testimine kirjaklambriga
Samm 1. Tehke riba magneti hoidik
Lihtsa magnetilise hoidiku saate valmistada riidenõelte ja vahtpolüstüroolist tassi abil. See meetod sobib kõige paremini magnetväljade õpetamiseks põhikooliõpilastele.
- Liimige pesunööri üks pikk ots tassi põhja.
- Pöörake tass, millel on pesunööri tangid, ja asetage see lauale.
- Kinnitage magnetid pesunööri tangide külge.
Samm 2. Painutage kirjaklamber konksuks
Lihtsaim viis seda teha on tõmmata kirjaklambri välimist serva. See konks riputab palju kirjaklambreid.
Samm 3. Magneti tugevuse mõõtmiseks jätkake kirjaklambrite lisamist
Kinnitage painutatud kirjaklamber magneti ühe pooluse külge. konksu osa peaks vabalt rippuma. Riputage kirjaklamber konksu külge. Jätkake, kuni kirjaklambri kaal langeb.
Samm 4. Pange kirja kirjaklambrite arv, mille tõttu konks maha kukkus
Kui konks langeb selle raskuse alla, mida ta kannab, märkige konksul rippuvate kirjaklambrite arv.
Samm 5. Kleepige maalriteip riba magnetile
Kinnitage 3 väikest maalriteibiriba ribamagneti külge ja riputage konksud tagasi.
Samm 6. Lisage konksule kirjaklamber, kuni see magnetilt maha kukub
Korrake eelmist kirjaklambri meetodit algsest kirjaklambri konksust, kuni see lõpuks magnetilt maha kukub.
Samm 7. Kirjutage üles, kui palju klambreid konksu kukkumiseks kulub
Salvestage kindlasti kasutatud maalriteibi ribade ja kasutatud kirjaklambrite arv.
Samm 8. Korrake eelmist sammu mitu korda rohkem maalriteibiga
Pange iga kord kirja magnetite mahakukkumiseks vajalik kirjaklambrite arv. Pange tähele, et iga kord, kui lint lisatakse, on konksu kukutamiseks vaja vähem klambrit.
Meetod 3/3: magnetvälja testimine Gaussmeteriga
Samm 1. Arvutage baas või algpinge/pinge
Võite kasutada gausmeetrit, mida tuntakse ka kui magnetomeetrit või elektromagnetvälja (EMF) detektorit, mis on kaasaskantav seade, mis mõõdab magnetvälja tugevust ja suunda. Neid seadmeid on tavaliselt lihtne osta ja kasutada. Gaussmeetri meetod sobib magnetväljade õpetamiseks kesk- ja keskkooliõpilastele. Selle kasutamiseks tehke järgmist.
- Määrake maksimaalne pinge 10 volti alalisvool (alalisvool).
- Loe pingenäidikut nii, et arvesti oleks magnetist eemal. See on baas- või algpinge, mida tähistatakse kui V0.
Samm 2. Puudutage mõõteseadet ühe magnetpooluse külge
Mõnes mõõteriistas on see andur, mida nimetatakse Halli anduriks, elektriskeemi kiibi integreerimiseks, nii et saate anduriga magnetriba puudutada.
Samm 3. Registreerige uus pinge
Pinge, mida tähistab V1, suureneb või väheneb sõltuvalt Halli andurit puudutavast magnetribast. Kui pinge tõuseb, puudutab andur lõunaotsija magnetpoolust. Kui pinge langeb, tähendab see, et andur puudutab põhjaotsija magnetpoolust.
Samm 4. Leidke erinevus alg- ja uue pinge vahel
Kui andur on kalibreeritud millivoltides, jagage see 1000 -ga, et muuta millivolti voltideks.
Samm 5. Jagage tulemus anduri tundlikkuse väärtusega
Näiteks kui anduri tundlikkus on 5 millivolti gausi kohta, jagage see väärtusega 10. Saadud väärtus on magnetvälja tugevus gaussides.
Samm 6. Korrake magnetvälja tugevuse testi erinevatel vahemaadel
Asetage andurid magnetpostidest erinevatesse kaugustesse ja registreerige tulemused.
