Magnete običajno najdemo v motorjih, dinama, hladilnikih, debetnih in kreditnih karticah ter v elektronski opremi, kot so zvočniki za električne kitare, stereo zvočniki in trdi diski računalnika. Magneti so lahko trajni, naravno oblikovani ali elektromagneti. Elektromagnet ustvarja magnetno polje, ko električni tok prehaja skozi tuljavo žice, ki se ovije okoli železnega jedra. Obstaja več dejavnikov, ki vplivajo na jakost magnetnega polja, in različni načini za določanje jakosti polja, oba pa sta obravnavana v tem članku.
Korak
Metoda 1 od 3: Določanje dejavnikov, ki vplivajo na jakost magnetnega polja
Korak 1. Upoštevajte značilnosti magneta
Lastnosti magnetov so opisane z naslednjimi lastnostmi:
- Moč prisilnega magnetnega polja, skrajšano kot Hc. Ta simbol odraža točko razmagnetenja (izgube magnetnega polja) z drugim magnetnim poljem. Višja kot je številka, težje je odstraniti magnet.
- Gostota preostalega magnetnega toka, okrajšana kot Br. To je največji magnetni tok, ki ga magnet lahko proizvede.
- Gostoti magnetnega toka ustreza celotna gostota energije, okrajšana kot Bmax. Višja kot je številka, močnejši je magnet.
- Temperaturni koeficient preostale gostote magnetnega toka, skrajšano kot Tcoef Br in izražen kot odstotek stopinj Celzija, pojasnjuje, kako se magnetni tok zmanjšuje z naraščanjem magnetne temperature. Tcoef Br 0,1 pomeni, da se magnetni tok, če se temperatura magneta poveča za 100 stopinj Celzija, zmanjša za 10 odstotkov.
- Najvišja delovna temperatura (skrajšano kot Tmax) je najvišja temperatura, ki jo magnet lahko deluje, ne da bi pri tem izgubil jakost polja. Ko temperatura magneta pade pod Tmax, magnet povrne polno jakost magnetnega polja. Če segreje preko Tmax, bo magnet, ko se ohladi na normalno delovno temperaturo, trajno izgubil nekaj svojega polja. Če pa segrejemo na Curiejevo temperaturo (skrajšano kot Tcurie), bo magnet izgubil svojo magnetno moč.
Korak 2. Določite materiale za izdelavo trajnih magnetov
Trajni magneti so običajno izdelani iz enega od naslednjih materialov:
- Neodimij železov bor. Ta material ima gostoto magnetnega toka (12.800 gauss), jakost prisilnega magnetnega polja (12.300 oersted) in splošno gostoto energije (40). Ta material ima najnižjo najvišjo delovno temperaturo 150 stopinj Celzija in 310 stopinj Celzija ter temperaturni koeficient -0,12.
- Samarijev kobalt ima drugo najvišjo jakost prisilnega polja pri 9.200 oerstedih, vendar ima gostoto magnetnega toka 10.500 gausov in skupno energijsko gostoto 26. Njegova največja delovna temperatura je zaradi svoje temperature pri 300 stopinjah Celzija precej višja od temperature železovega bora Curiejeva temperatura 750 stopinj Celzija. Njegov temperaturni koeficient je 0,04.
- Alnico je zlitina aluminija, niklja in kobalta. Ta material ima gostoto magnetnega toka blizu neodim -železovega bora (12 500 gauss), vendar ima jakost prisilnega magnetnega polja 640 eersted in skupno gostoto energije le 5,5. Ta material ima višjo najvišjo delovno temperaturo kot samarijev kobalt pri 540 stopinjah Celzija., Pa tudi višjo Curiejevo temperaturo 860 stopinj Celzija in temperaturni koeficient 0,02.
- Keramični in feritni magneti imajo veliko nižjo gostoto toka in skupno gostoto energije kot drugi materiali, pri 3.900 gaussa in 3.5, vendar sta njihova gostota magnetnega toka boljša od alnico, ki je 3.200 oersted. Ta material ima enako najvišjo delovno temperaturo kot samarijev kobalt, vendar precej nižjo Curiejevo temperaturo 460 stopinj Celzija in temperaturni koeficient -0.2. Tako magneti pri vročih temperaturah hitreje izgubljajo jakost magnetnega polja kot drugi materiali.
Korak 3. Preštejte število zavojev v tuljavi elektromagneta
Več obratov na dolžino jedra, večja je jakost magnetnega polja. Komercialni elektromagneti imajo nastavljivo jedro iz enega od zgoraj opisanih magnetnih materialov in veliko tuljavo okoli njega. Lahko pa naredimo preprost elektromagnet, tako da žico ovijemo okoli žeblja in konce pritrdimo na 1,5-voltno baterijo.
Korak 4. Preverite količino toka, ki teče skozi elektromagnetno tuljavo
Priporočamo, da uporabite multimeter. Večji kot je tok, močnejše je magnetno polje.
Amper na meter (A/m) je še ena enota, ki se uporablja za merjenje jakosti magnetnega polja. Ta enota označuje, da se poveča moč magnetnega polja, če se poveča tok, število tuljav ali oboje
Metoda 2 od 3: Testiranje dosega magnetnega polja s sponko za papir
Korak 1. Naredite držalo za magnet za palico
Lahko naredite preprosto magnetno držalo s ščipalkami in skodelico iz stiropora. Ta metoda je najbolj primerna za poučevanje magnetnih polj osnovnošolcev.
- Na dno skodelice prilepite en dolg konec vrvice za perilo.
- Obrnite skodelico s kleščami in jo položite na mizo.
- Pritrdite magnete na klešče za perilo.
Korak 2. Sponko upognite v kavelj
Najlažji način za to je, da povlečete zunanji rob sponke. Ta kljuka bo obesila veliko sponk za papir.
Korak 3. Nadaljujte z dodajanjem sponk za papir, da izmerite moč magneta
Upognjeno zaponko za papir pritrdite na enega od polov magneta. del kljuke naj prosto visi. Sponko obesite na trnek. Nadaljujte, dokler teža sponke ne pade na trnek.
Korak 4. Zapišite število sponk, zaradi katerih je trnek padel
Ko trnek pade pod težo, ki jo nosi, upoštevajte število zaponk, ki visijo na trnku.
Korak 5. Lepilni trak prilepite na magnet za palico
Na magnet za palico pritrdite 3 majhne trakove maskirnega traku in obesite kljuke nazaj.
Korak 6. Dodajte kaveljček za papir na kavelj, dokler ne pade z magneta
Ponovite prejšnjo metodo sponke za papir od začetnega kljuke za sponke, dokler končno ne pade z magneta.
Korak 7. Zapišite, koliko posnetkov je potrebno, da spustite trnek
Zabeležite število uporabljenih trakov maskirnega traku in sponk za papir.
Korak 8. Večkrat ponovite prejšnji korak z več maskirnega traku
Vsakič zabeležite število zaponk, potrebnih za padanje z magneta. Opaziti morate, da je vsakič, ko dodate trak, manj sponk, da spustite trnek.
Metoda 3 od 3: Preskušanje magnetnega polja z Gaussmetrom
Korak 1. Izračunajte osnovno ali začetno napetost/napetost
Uporabite lahko gaussmeter, znan tudi kot magnetometer ali detektor elektromagnetnega polja (EMF), ki je prenosna naprava, ki meri jakost in smer magnetnega polja. Te naprave je običajno enostavno kupiti in uporabljati. Metoda gaussmeter je primerna za poučevanje magnetnih polj srednješolcev in srednješolcev. Tako ga uporabite:
- Nastavite največjo napetost 10 voltov DC (enosmerni tok).
- Preberite prikaz napetosti z merilnikom stran od magneta. To je osnovna ali začetna napetost, predstavljena kot V0.
Korak 2. Dotaknite se senzorja merilnika na enem od magnetnih polov
V nekaterih merilcih merilnikov je ta senzor, imenovan Hall senzor, izdelan tako, da integrira čip električnega vezja, tako da se lahko dotaknete magnetne palice na senzor.
Korak 3. Zabeležite novo napetost
Napetost, ki jo predstavlja V1, se bo povečala ali zmanjšala, odvisno od magnetne palice, ki se dotakne Hall senzorja. Če napetost naraste, se senzor dotakne magnetnega pola južnega iskalnika. Če napetost pade, to pomeni, da se senzor dotika magnetnega pola severnega iskalnika.
Korak 4. Poiščite razliko med začetno in novo napetostjo
Če je senzor umerjen v milivoltih, ga delite s 1.000, da pretvorite milivolte v volte.
Korak 5. Rezultat delite z vrednostjo občutljivosti senzorja
Na primer, če ima senzor občutljivost 5 milivoltov na gauss, delite z 10. Dobljena vrednost je jakost magnetnega polja v gaussu.
Korak 6. Ponovite preskus jakosti magnetnega polja na različnih razdaljah
Senzorje postavite na različne razdalje od magnetnih polov in zabeležite rezultate.
