Magneții se găsesc în mod obișnuit în motoare, dinamo, frigidere, carduri de debit și de credit, precum și în echipamente electronice, cum ar fi pickup-uri pentru chitară electrică, difuzoare stereo și unități de hard disk pentru computer. Magneții pot fi permanenți, formați în mod natural sau electromagnet. Un electromagnet creează un câmp magnetic atunci când un curent electric trece printr-o bobină de sârmă care se înfășoară în jurul unui miez de fier. Există mai mulți factori care afectează puterea unui câmp magnetic și diferite moduri de a determina puterea câmpului, iar ambii sunt discutați în acest articol.
Etapa
Metoda 1 din 3: Determinarea factorilor care afectează intensitatea câmpului magnetic
Pasul 1. Luați în considerare caracteristicile magnetului
Proprietățile magneților sunt descrise folosind următoarele caracteristici:
- Puterea câmpului magnetic coercitiv, abreviat ca Hc. Acest simbol reflectă punctul de demagnetizare (pierderea câmpului magnetic) de către un alt câmp magnetic. Cu cât este mai mare numărul, cu atât magnetul este mai greu de îndepărtat.
- Densitatea fluxului magnetic rezidual, abreviat ca Br. Acesta este fluxul magnetic maxim pe care un magnet îl poate produce.
- Corespunzătoare densității fluxului magnetic este densitatea totală a energiei, prescurtată ca Bmax. Cu cât numărul este mai mare, cu atât magnetul este mai puternic.
- Coeficientul de temperatură al densității fluxului magnetic rezidual, abreviat ca Tcoef Br și exprimat ca procent de grade Celsius, explică modul în care fluxul magnetic scade odată cu creșterea temperaturii magnetice. Un Tcoef Br de 0,1 înseamnă că, dacă temperatura magnetului crește cu 100 de grade Celsius, fluxul magnetic scade cu 10%.
- Temperatura maximă de funcționare (prescurtată ca Tmax) este cea mai ridicată temperatură pe care o poate funcționa un magnet fără a-și pierde intensitatea câmpului. Odată ce temperatura magnetului scade sub Tmax, magnetul își recuperează intensitatea întregului câmp magnetic. Dacă este încălzit dincolo de Tmax, magnetul își va pierde o parte din câmpul său permanent odată răcit la temperatura normală de funcționare. Cu toate acestea, dacă este încălzit la temperatura Curie (prescurtat ca Tcurie) magnetul își va pierde puterea magnetică.
Pasul 2. Identificați materialele pentru realizarea magneților permanenți
Magneții permanenți sunt de obicei realizați dintr-unul dintre următoarele materiale:
- Neodim fier-bor. Acest material are o densitate de flux magnetic (12.800 gauss), o intensitate a câmpului magnetic coercitiv (12.300 oersted) și o densitate totală a energiei (40). Acest material are cea mai scăzută temperatură maximă de funcționare de 150 grade Celsius și respectiv 310 grade Celsius și un coeficient de temperatură de -0,12.
- Samarium cobalt are a doua cea mai mare intensitate a câmpului coercitiv, la 9.200, dar o densitate a fluxului magnetic de 10.500 gauss și o densitate totală a energiei de 26. Temperatura sa maximă de funcționare este mult mai mare decât cea a neodimului-fier-bor la 300 grade Celsius datorită Temperatura Curie de 750 grade Celsius. Coeficientul său de temperatură este de 0,04.
- Alnico este un aliaj de aluminiu-nichel-cobalt. Acest material are o densitate de flux magnetic apropiată de neodim-fier-bor (12.500 gauss), dar o intensitate a câmpului magnetic coercitiv de 640 și o densitate totală a energiei de numai 5,5. Celsius., Precum și o temperatură Curie mai mare de 860 grade Celsius și un coeficient de temperatură de 0,02.
- Magneții din ceramică și ferită au densități de flux și densități de energie mult mai mici decât alte materiale, la 3.900 gauss și 3.5. Cu toate acestea, densitățile lor de flux magnetic sunt mai bune decât alnico, care este 3.200 peste. Acest material are aceeași temperatură maximă de funcționare ca și samarium cobalt, dar o temperatură Curie mult mai scăzută de 460 grade Celsius și un coeficient de temperatură de -0. 2. Astfel, magneții își pierd puterea câmpului magnetic mai repede la temperaturi fierbinți decât alte materiale.
Pasul 3. Numărați numărul de rotații în bobina electromagnetului
Cu cât mai multe spire pe lungimea miezului, cu atât este mai mare forța câmpului magnetic. Electro-magneții comerciali au un miez reglabil al unuia dintre materialele magnetice descrise mai sus și o bobină mare în jurul acestuia. Cu toate acestea, un electromagnet simplu poate fi realizat prin înfășurarea unui fir în jurul unui cui și prin atașarea capetelor la o baterie de 1,5 volți.
Pasul 4. Verificați cantitatea de curent care curge prin bobina electromagnetică
Vă recomandăm să utilizați un multimetru. Cu cât curentul este mai mare, cu atât câmpul magnetic produs este mai puternic.
Ampere per metru (A / m) este o altă unitate utilizată pentru a măsura puterea unui câmp magnetic. Această unitate indică faptul că dacă curentul, numărul bobinelor sau ambele sunt crescute, crește și puterea câmpului magnetic
Metoda 2 din 3: Testarea domeniului câmpului magnetic cu o agrafă
Pasul 1. Realizați un suport pentru magnetul barei
Puteți face un suport magnetic simplu folosind șnururi și o ceașcă din spumă de poliester. Această metodă este cea mai potrivită pentru predarea câmpurilor magnetice elevilor de școală elementară.
- Lipiți un capăt lung al unei linii de rufe în partea de jos a cupei.
- Răsturnați ceașca cu cleștele de pe țeavă și așezați-o pe masă.
- Strângeți magneții de cleștele pentru cablul de rufe.
Pasul 2. Îndoiți agrafa într-un cârlig
Cel mai simplu mod de a face acest lucru este să trageți marginea exterioară a agrafei. Acest cârlig va atârna o mulțime de agrafe de hârtie.
Pasul 3. Continuați să adăugați agrafe pentru a măsura puterea magnetului
Atașați o agrafă îndoită la unul dintre polii magnetului. partea cârligului ar trebui să atârne liber. Agățați agrafa de cârlig. Continuați până când greutatea agrafei scade cârligul.
Pasul 4. Înregistrați numărul de agrafe care au cauzat căderea cârligului
Când cârligul cade sub greutatea pe care o transportă, rețineți numărul de agrafe agățate de cârlig.
Pasul 5. Aderați banda de mascare la magnetul barei
Atașați 3 benzi mici de bandă de mascare la magnetul barei și atârnați cârligele înapoi.
Pasul 6. Adăugați o agrafă pe cârlig până când cade de pe magnet
Repetați metoda de agrafă anterioară din cârligul inițial de agrafă, până când acesta cade în sfârșit de pe magnet.
Pasul 7. Notați câte clipuri este nevoie pentru a scăpa cârligul
Asigurați-vă că înregistrați numărul de benzi de bandă de mascare și agrafe de hârtie utilizate.
Pasul 8. Repetați pasul anterior de mai multe ori cu mai multă bandă de mascare
De fiecare dată, înregistrați numărul de agrafe necesare pentru a cădea de pe magnet. Trebuie să observați că de fiecare dată când banda este adăugată, este nevoie de mai puțină clemă pentru a lăsa cârligul.
Metoda 3 din 3: Testarea unui câmp magnetic cu un Gaussmeter
Pasul 1. Calculați tensiunea / tensiunea de bază sau inițială
Puteți utiliza un gaussmeter, cunoscut și sub numele de magnetometru sau detector de câmp electromagnetic (EMF), care este un dispozitiv portabil care măsoară puterea și direcția unui câmp magnetic. Aceste dispozitive sunt de obicei ușor de cumpărat și de utilizat. Metoda gaussmeter este potrivită pentru predarea câmpurilor magnetice elevilor de gimnaziu și liceu. Iată cum să îl utilizați:
- Setați tensiunea maximă de 10 volți DC (curent continuu).
- Citiți afișajul de tensiune cu contorul departe de magnet. Aceasta este tensiunea de bază sau inițială, reprezentată ca V0.
Pasul 2. Atingeți senzorul contorului la unul dintre polii magnetici
În unele gaussmetre, acest senzor, numit senzor Hall, este creat pentru a integra un circuit electric, astfel încât să puteți atinge o bară magnetică de senzor.
Pasul 3. Înregistrați noua tensiune
Tensiunea reprezentată de V1 va crește sau scădea, în funcție de bara magnetică care atinge senzorul Hall. Dacă tensiunea crește, senzorul atinge polul magnetic al căutătorului sudic. Dacă tensiunea scade, înseamnă că senzorul atinge polul magnetic al identificatorului nordic.
Pasul 4. Găsiți diferența dintre tensiunile inițiale și cele noi
Dacă senzorul este calibrat în milivolți, împărțiți la 1.000 pentru a converti milivolți în volți.
Pasul 5. Împarte rezultatul la valoarea sensibilității senzorului
De exemplu, dacă senzorul are o sensibilitate de 5 milivolți pe gauss, împărțiți la 10. Valoarea obținută este puterea câmpului magnetic în gauss.
Pasul 6. Repetați testul de intensitate a câmpului magnetic la diferite distanțe
Plasați senzorii la diferite distanțe diferite de polii magnetici și înregistrați rezultatele.
