Cum de a determina magneții

Magneții sunt utilizați peste tot în motoare, mașini dinamice, frigidere, carduri de credit și de debit, diverse dispozitive electronice, de exemplu în pickup-urile pe chitare electrice, difuzoare stereo, hard discuri de computere. Magneții pot fi constanți și constau din materiale magnetice naturale (fier sau aliaje) sau pot fi electromagneți. În electromagneți, câmpul magnetic este creat prin trecerea câmpului electric prin bobina de sârmă, acuzând în jurul miezului de fier. Există mai mulți factori care afectează puterea câmpului magnetic, iar această forță poate fi schimbată în mai multe moduri. Acești factori și metode sunt descriși în acest articol.

Pași

Metoda 1 din 3:

Determinați factorii care afectează puterea câmpului magnetic

unu. Luați în considerare caracteristicile magnetului. Proprietățile magnetului sunt descrise de următorii parametri:

Puterea coercitivă a câmpului magnetic este indicată ca HC. Aceasta este valoarea unui câmp magnetic extern în care magnetul poate fi demis. Cu cât această valoare este mai mare, cu atât este mai greu să neagine acest magnet.
Inducerea magnetică reziduală este indicată ca br. Aceasta este forța maximă (inducția) câmpului magnetic, care poate crea un magnet în absența unui câmp magnetic extern.
Densitatea maximă de flux magnetic este asociată cu inducția câmpului magnetic, care este notată ca bmax. Cu cât această valoare este mai mare, cu atât mai puternic acest magnet.
Coeficientul de temperatură al inducției magnetice reziduale, care este denumit ca TCOEF BR și este măsurat în fracțiuni de grade Celsius, descrie cât de mult inducolul câmpului magnetic scade atunci când temperatura este ridicată. De exemplu, dacă TCOEF BR este egal cu 0,1, aceasta înseamnă că, cu creșterea temperaturii magnetului de 100 de grade Celsius, inducerea câmpului magnetic scade cu 10%.
Temperatura maximă de funcționare (desemnată ca Tmax) este cea mai mare temperatură la care materialul își păstrează pe deplin proprietățile magnetice. La temperaturi sub Tmax, magnetul își păstrează rezistența. Dacă materialul este încălzit deasupra temperaturii Tmax, după răcirea puterii sale va scădea. Cu toate acestea, dacă materialul este încălzit deasupra temperaturii sale curie, care este indicat ca Tcurie, acesta va demagnetiza complet.

Imaginea intitulată Determinați puterea magneților Pasul 2

2. Luați în considerare ce material este un magnet permanent. Magneții permanenți fac de obicei următoarele materiale:

Aliaj neodymium, fier și bor. Acest material are cea mai mare inducție magnetică (12.800 Gaussians), puterea coercitivă a câmpului magnetic (12.300 erdov) și densitate maximă de flux magnetic (40). Se caracterizează, de asemenea, de cea mai mică temperatură maximă de funcționare și de temperatura cursă (150 și, respectiv, 310 grade Celsius), coeficientul său de temperatură este -0,12.

Aliajul Samariei cu cobalt ocupă cea mai mare putere coercitivă a câmpului magnetic, care este 9.200 erstedov. Creează inducția magnetică cu forța 10.500 Gaussians și densitatea maximă de flux magnetic 26. Temperatura maximă de lucru este mult mai mare decât cea a neodimului de aliaj, fier și bor și este de 300 de grade Celsius, iar temperatura lui Curie este de 750 de grade Celsius. Coeficientul de temperatură al acestei glorie este de 0,04.

Alnico este aluminiu, nichel și aliaj de cobalt. Inducerea sa a câmpului magnetic (12.500 Gaussians) sunt aproape de aceeași caracteristică a aliajului de neodim, fier și bor, cu toate acestea are un câmp magnetic coercitiv mult mai scăzut (640 erdov) și, prin urmare, o densitate maximă maximă maximă de flux magnetic (5.5). În comparație cu aliajul din Samaria și Cobalt, acest material are o temperatură maximă maximă de funcționare (540 grade Celsius) și temperatura Curie (860 de grade Celsius). Coeficientul său de temperatură este de 0,02.

Magneții din ceramică și ferită au o valoare mult mai mică a inducției câmpului magnetic și densitatea maximă a fluxului magnetic, ele constituie 3 respectiv.900 Gaussians și 3,5. Cu toate acestea, puterea lor coercitivă a câmpului magnetic este mult mai mare decât alnico și este 3.200 erstedov. Temperatura maximă de funcționare este similară cu aliajul de samariu cu cobalt, în timp ce temperatura lui Curie este semnificativ mai mică (460 grade Celsius). Coeficientul de temperatură al acestor materiale este de -0,2, adică, cu creșterea temperaturii, puterea câmpului lor magnetic scade mult mai repede decât alte materiale.

Imaginea intitulată Determinați puterea magneților Pasul 3

3. Calculați numărul de rotiri ale bobinei electromagnetice. Cele mai multe schimbări se află pe lungimea unității bobinei, cu atât este mai mare puterea câmpului magnetic. Electromagnetele standard sunt echipate cu un miez destul de masiv de la unul dintre materialele descrise mai sus, în jurul căruia se află rotiri mari. Cu toate acestea, un electromagnet simplu este ușor de făcut: este suficient să luați un cui, să-l conectați cu sârmă și să vă conectați capetele la baterie cu o tensiune de 1,5 volți.

Imaginea intitulată Determinați puterea magneților Pasul 4

4. Verificați rezistența curentă care trece prin înfășurarea electromagnetului. Utilizați pentru acest multimetru. Cu cât este mai mare curent, cu atât este mai puternic, este creat de câmpul magnetic.

O altă unitate de măsurare a puterii câmpului magnetic în sistemul metric este turnul de ampere. Această valoare determină cât de mult puterea câmpului magnetic crește cu creșterea numărului de curent și / sau a numărului de rotații.

Metoda 2 din 3:

Evaluați câmpul magnetic cu ajutorul unui clipuri

unu. Faceți un suport pentru un magnet permanent sub forma unui bar. Pentru a face acest lucru, puteți folosi clothespinul și hârtia sau sticla de plastic. Această metodă este potrivită pentru a demonstra acțiunile câmpului magnetic la elevii de clasă junior.

Cu ajutorul unui scotch, atașați una dintre capetele lungi ale cloturilor de ilustrații în partea de jos a geamului.
Puneți un pahar cu un clothespin atașat la el cu capul în jos.

Imaginea intitulată Determinați puterea magneților Pasul 6

2. Luați clipul astfel încât cârligul sa dovedit. Pentru a face acest lucru, puteți îndoi pur și simplu marginea exterioară a clipurilor. Pe acest cârlig, suspendați alte cleme de hârtie.

Imaginea intitulată Determinați puterea magneților Pasul 7

3. Pentru a măsura puterea câmpului magnetic, adăugați alte clipuri. Atașați clemele de hârtie Crochet Curved la unul dintre stalpi de magneți. În acest caz, locul croșetat ar trebui să stea în jos în jos. Atingeți cârligul Alte cleme. Continuați să adăugați clipuri în timp ce sub greutatea lor, cârligul nu se va desprinde de magnet și toate clemele de hârtie vor cădea pe masă.

Imaginea intitulată Determinați puterea magneților Pasul 8

4. Marcați numărul de clipuri la care cârligul sa desprins de magnet. După ce adăugați suficiente clipuri, iar clipul superior se va desprinde de magnet, calculați cu atenție numărul clipurilor la care sa întâmplat și o scrieți în jos.

Imaginea intitulată Determinați puterea magneților Pasul 9

cinci. Obțineți bandă izolatoare pe polul inferior al magnetului. Atașați trei benzi mici de bandă izolatoare la magnetul magnetului și petreceți din nou croșetat îndoit.

Imaginea intitulată Determinați puterea magneților Pasul 10

6. Adăugați clipuri la cârlig până când nu reușește din nou de la magnet. Repetați procedura anterioară și închideți cârligul clipurilor, astfel încât în cele din urmă s-au despărțit din nou de magnet și au căzut pe masă.

Imaginea intitulată Determinați puterea magneților Pasul 11

7. Notați cât de mult aveau nevoie de clipuri de data asta. În plus față de numărul de clipuri, scrieți numărul de benzi de bandă izolatoare, pe care ați blocat-o pe polul magnetului.

Imaginea intitulată Determinați puterea magneților Pasul 12

opt. Repetați pasul anterior de mai multe ori cu toate bODe numărul de benzi izolatoare de panglică. De fiecare dată când recapitulați numărul de clipuri la care sunt rupte de la magnet și numărul de benzi de bandă izolatoare. Deoarece numărul de benzi pentru separare de magnet va necesita mai puțin clink-uri.

Metoda 3 din 3:

Măsurați Gaussmeterul câmpului magnetic

unu. Determinați tensiunea de bază sau de pornire. Acest lucru se poate face folosind un Gaussmeter, care este numit și magnetometrul sau detectorul EMF (forța electromotoare). Acesta este un dispozitiv manual care vă permite să măsurați puterea și direcția câmpului magnetic. Gaussmeter poate fi achiziționat la magazinul electronic, este ușor de utilizat. Această metodă este potrivită pentru a demonstra acțiunea câmpului magnetic la elevii de școală și studenți. Pentru a începe, procedați în felul următor:

Setați valoarea maximă de tensiune de 10 volți, DC (curent permanent).
Rețineți că citirile de pe afișajul instrumentului când este localizat departe de magnet. Acesta va fi de bază sau de începere a tensiunii V0.

Imaginea intitulată Determinați puterea magneților Pasul 14

2. Atingeți sonda de instrumente la unul dintre stalpi de magneți. În unele gaussmetre, această sondă, așa-numitul senzor de sala, este construit în circuitul integrat și ar trebui să atingă polul magnetului.

Imaginea intitulată Determinați puterea magneților Pasul 15

3. Notați noua valoare de tensiune V1. Această tensiune va fi mai mare sau mai mică decât valoarea anterioară, în funcție de polul magnetului pe care îl veți atinge senzorul Hall. Dacă tensiunea a crescut, înseamnă că ați adus sonda la Polul Nord al magnetului. Dacă tensiunea a scăzut, înseamnă că ați atins polul de sud al magnetului.

Imaginea intitulată Determinați puterea magneților Pasul 16

4. Găsiți diferența dintre valorile inițiale și ulterioare de tensiune. Dacă senzorul este calibrat în milivolt, împărtășiți o valoare cu 1.000 pentru a traduce milivoltul la voltă.

Imaginea intitulată Determinați puterea magneților Pasul 17

cinci. Distribuiți rezultatul la sensibilitatea senzorului. De exemplu, dacă sensibilitatea senzorului este de 5 milivolți pe Gauss, trebuie împărțită în 5. În sensibilitatea a 10 milivolți pe Gauss, este necesar să se împartă rezultatul cu 10. Valoarea obținută va corespunde inducției (puterii) câmpului magnetic din Gauss.

Imaginea intitulată Determinați puterea magneților Pasul 18

6. Repetați măsurătorile la diferite distanțe de la magnet. Așezați senzorul la diferite distanțe de la polul magnetic și scrieți rezultatele.

sfaturi

Pentru fiecare dintre cei doi poli de magnet, forța câmpului magnetic scade proporțional cu pătratul distanței de la pol. Astfel, dacă distanța a fost redusă la jumătate, inducția câmpului magnetic va scădea cu 4 ori. Cu toate acestea, prin înlăturarea de la mijlocul magnetului, forța câmpului scade proporțional cu cel de-al treilea grad de distanță. De exemplu, dacă distanța de creștere de două ori, inducerea câmpului magnetic va scădea de 8 ori.

Avertizări

În cazul în care magnetul picătură sau bate când polițele sale sunt îndreptate împotriva câmpului magnetic al Pământului (Polul sudic al magnetului este îndreptat spre sudul și nord-stâlpului magnetic al Pământului) sau perpendicular pe acest câmp, Se poate demagnetiza. În același timp, unghia de oțel poate fi magnetizată dacă bateți-o atunci când este localizată în paralel cu câmpul magnetic al Pământului.

De ce ai nevoie

Bar
Pin
Hârtie sau sticlă din plastic (500 mililitri)
Clamă
Banda izolatoare tăiată în benzi mici
Gaussmetru sau multimetru