3 spôsoby určenia sily magnetov

Magnety sa bežne nachádzajú v motoroch, dynamách, chladničkách, kreditných a platobných kartách a elektronických zariadeniach, ako sú snímače elektrických gitár, stereo reproduktory a pevné disky počítačov. Môžu to byť buď permanentné magnety, vyrobené z prirodzene magnetických foriem železa alebo zliatin, alebo elektromagnety. Elektromagnety vytvárajú magnetické pole, keď elektrický prúd prechádza cievkou z drôtu ovinutého okolo železného jadra. Na intenzitu magnetických polí vplýva niekoľko faktorov a niekoľko spôsobov určenia intenzity týchto polí, pričom oba sú opísané v nasledujúcom článku.

Metóda 1 z 3:Určenie faktorov, ktoré ovplyvňujú intenzitu magnetického poľa


Uvažujte o vlastnostiach magnetu. Magnetické vlastnosti sa opisujú pomocou týchto charakteristík: [1]

  • Intenzita magnetického poľa, skrátene Hc. Predstavuje bod, v ktorom môže byť magnet demagnetizovaný (degaussovaný) iným magnetickým poľom. Čím vyššie je toto číslo, tým ťažšie je magnet rozladiť.
  • Zvyšková hustota magnetického toku, skrátene Br. Ide o maximálny magnetický tok, ktorý môže magnet vytvoriť.
  • S hustotou magnetického toku súvisí celková hustota energie, skrátene Bmax. Čím je toto číslo vyššie, tým je magnet silnejší.
  • Teplotný koeficient hustoty zvyškového magnetického toku, skrátene Tcoef Br a vyjadrený v percentách stupňov Celzia, opisuje, ako magnetický tok klesá s rastúcou teplotou magnetu. Tcoef Br 0.1 znamená, že ak sa teplota magnetu zvýši o 100 stupňov Celzia (180 stupňov Fahrenheita), jeho magnetický tok sa zníži o 10 percent.
  • Maximálna prevádzková teplota (skrátene Tmax) je najvyššia teplota, pri ktorej môže magnet pracovať bez straty sily magnetického poľa. Keď teplota klesne pod Tmax, magnet obnoví svoju plnú silu poľa. Ak sa magnet zahreje nad teplotu Tmax, po ochladení na normálnu prevádzkovú teplotu natrvalo stratí časť svojej intenzity poľa. Ak sa však magnet zahreje na Curieho teplotu, skrátene Tcurie, stane sa demagnetizovaným.[2]


Všimnite si, z akého materiálu je vyrobený permanentný magnet. Permanentné magnety sa zvyčajne vyrábajú z jedného z nasledujúcich materiálov:[3]

  • Neodým železo bór. Má najvyššiu hustotu magnetického toku (12 800 gaussov), intenzitu koercitívneho magnetického poľa (12 300 oerstedov) a celkovú hustotu energie (40). Má najnižšiu maximálnu prevádzkovú teplotu a Curieho teplotu, a to 150 stupňov Celzia (302 stupňov Fahrenheita), resp. 310 stupňov Celzia (590 stupňov Fahrenheita), a teplotný koeficient -0.12.
  • Samáriový kobalt má ďalšiu najvyššiu intenzitu koercitívneho poľa, 9 200 oerstedov. Má však hustotu magnetického toku 10 500 gaussov a celkovú hustotu energie 26. Jeho maximálna prevádzková teplota je oveľa vyššia ako v prípade neodymového bóru železa 300 stupňov Celzia (572 stupňov Fahrenheita), rovnako ako jeho Curieho teplota 750 stupňov Celzia (1 382 stupňov Fahrenheita). Jeho teplotný koeficient je 0.04.
  • Alnico je zliatina hliníka, niklu a kobaltu. Má hustotu magnetického toku blízku hustote magnetického toku neodymového bóru železa (12 500 gaussov), ale oveľa nižšiu intenzitu koercitívneho magnetického poľa (640 oerstedov), a teda celkovú hustotu energie len 5.5. Má vyššiu maximálnu prevádzkovú teplotu ako samáriumkobalt, a to 540 stupňov Celzia (1 004 stupňov Fahrenheita), ako aj vyššiu Curieho teplotu, 860 stupňov Celzia (1 580 stupňov Fahrenheita), a teplotný koeficient 0.02.
  • Keramické a feritové magnety majú oveľa nižšiu hustotu toku a celkovú hustotu energie ako ostatné materiály, a to 3 900 gaussov a 3.5. Ich hustota magnetického toku je však oveľa lepšia ako alnico pri 3 200 oerstedoch. Ich maximálna prevádzková teplota je rovnaká ako v prípade samáriumkobaltu, ale ich Curieho teplota je oveľa nižšia, 460 stupňov Celzia (860 stupňov Fahrenheita), a ich teplotný koeficient je -0.2. Preto v teple strácajú silu poľa rýchlejšie ako ktorýkoľvek z ostatných materiálov.


Spočítajte počet závitov v cievke elektromagnetu. Čím viac závitov cievky pripadá na dĺžku jadra, tým väčšia je intenzita magnetického poľa. Komerčné elektromagnety majú veľké jadrá z jedného z vyššie opísaných magnetických materiálov a okolo nich veľké cievky. Jednoduchý elektromagnet však možno vyrobiť tak, že omotáme cievku drôtu okolo klinca a jej konce pripevníme k 1.5-voltová batéria.[4]
Dôveryhodný zdroj
Vedeckí kamaráti
Databáza vedeckých projektov, vysvetlení a vzdelávacích materiálov z dielne odborníkov
Prejsť na zdroj


Skontrolujte množstvo prúdu pretekajúceho elektromagnetickou cievkou. Použite na to multimeter. Čím silnejší je prúd, tým silnejšie je vytvorené magnetické pole.[5]

  • Ampérzávit na meter je ďalšia metrická jednotka na meranie intenzity magnetického poľa. Toto znázorňuje, ako sa pri zvýšení prúdu, počtu cievok alebo oboch zvyšuje intenzita magnetického poľa.

Metóda 2 z 3: Testovanie dosahu magnetického poľa pomocou sponiek


Vyrobte držiak na tyčový magnet. Môžete si vyrobiť jednoduchý držiak na magnetky pomocou štipca na bielizeň a papierového alebo polystyrénového pohára. Táto metóda by bola vhodná na výučbu žiakov vo veku základnej školy o magnetických poliach.[6]

  • Prilepte jeden z dlhých koncov špendlíka na dno pohára.
  • Položte pohár s pripevnenou sponkou na bielizeň na stôl hore nohami.
  • Vložte magnet do špendlíka na bielizeň.


Ohýbanie kancelárskej sponky do háčika. Najjednoduchšie to urobíte tak, že vytiahnete vonkajší koniec sponky. Budete musieť mať možnosť zavesiť viac sponiek na háčik.


Pridajte ďalšie sponky, aby ste zmerali silu magnetu. Dotknite sa ohnutej kancelárskej sponky na jednom z pólov magnetu. Časť s háčikom by mala voľne visieť. Zaveste kancelárske sponky na háčik. Pokračujte v tomto postupe, až kým hmotnosť svoriek nespôsobí pád háčika.[7]


Všimnite si počet sponiek, ktoré spôsobili odpadnutie háčika. Keď pridáte dostatočný počet sponiek a háčik spadne z magnetu, starostlivo si zapíšte presný počet sponiek, ktorý to spôsobil.


Pridajte na pól magnetu maskovaciu pásku. Na pól magnetu prilepte 3 malé prúžky lepiacej pásky a opäť naň zaveste háčik.


Pridávajte kancelárske sponky na háčik, kým nespadne z magnetu. Opakujte predchádzajúci spôsob zavesenia kancelárskych sponiek na pôvodný háčik, až kým nakoniec nespadnú z magnetu.


Zapíšte si, koľko klipov bolo tentoraz potrebných na to, aby háčik spadol. Nezabudnite si zapísať počet prúžkov maskovacej pásky aj počet použitých sponiek.


Predchádzajúce kroky niekoľkokrát zopakujte s ďalšími pásikmi maskovacej pásky. Zakaždým zaznamenajte počet sponiek, ktoré boli potrebné na to, aby háčik spadol z magnetu. Mali by ste si všimnúť, že s pribúdajúcimi pásikmi bolo potrebných čoraz menej sponiek, aby háčik spadol.

Metóda 3 z 3:Testovanie intenzity magnetického poľa pomocou gaussmetra


Vypočítajte základné alebo pôvodné napätie. To možno urobiť pomocou gaussmetra, známeho aj ako magnetometer alebo detektor EMF (detektor elektromagnetického poľa), čo je ručné zariadenie, ktoré meria intenzitu a smer intenzity magnetického poľa. Dajú sa ľahko kúpiť a jednoducho používať. Metóda gaussmetra je vhodná na vyučovanie študentov stredných a vysokých škôl o magnetických poliach. Tu nájdete návod, ako ho začať používať:

  • Nastavte maximálne čítané napätie na 10 voltov DC.
  • Odčítajte zobrazenie napätia s meračom mimo magnetu. Toto je základné alebo pôvodné napätie, reprezentované ako V0.


Dotknite sa snímača merača na jednom z pólov magnetu. V niektorých gaussmetroch je tento senzor, nazývaný Hallov senzor, zabudovaný do čipu integrovaného obvodu, takže sa pólom magnetu dotknete senzora.[8]


Zaznamenajte nové napätie. Napätie reprezentované V1 sa bude buď zvyšovať, alebo znižovať v závislosti od toho, ktorý pól magnetu sa dotýka Hallovho snímača. Ak napätie stúpa, senzor sa dotýka južného pólu magnetu. Ak napätie klesá, senzor sa dotýka severného pólu magnetu.


Nájdite rozdiel medzi pôvodným a novým napätím. Ak je snímač kalibrovaný v milivoltoch, vydeľte ho 1 000, aby ste prepočítali milivolty na volty.


Výsledok vydeľte hodnotou citlivosti snímača. Napríklad, ak má snímač citlivosť 5 milivoltov na gauss, vydelíte 5. Ak má citlivosť 10 milivoltov na gauss, vydelíte ho 10. Hodnota, ktorú dostanete, je intenzita magnetického poľa v gausoch.


  • Opakujte testovanie intenzity poľa v rôznych vzdialenostiach od magnetu. Umiestnite senzor do série definovaných vzdialeností od pólu magnetu a zaznamenajte výsledky.
  • Referencie