Магнитите обикновено се срещат в двигатели, динамо, хладилници, дебитни и кредитни карти, както и в електронно оборудване като пикапи за електрически китари, стерео високоговорители и компютърни твърди дискове. Магнитите могат да бъдат постоянни, естествено оформени или електромагнитни. Електромагнит създава магнитно поле, когато електрически ток преминава през намотка от тел, която се обвива около желязна сърцевина. Има няколко фактора, които влияят върху силата на магнитното поле и различни начини за определяне на силата на полето, като и двата са разгледани в тази статия.
Стъпка
Метод 1 от 3: Определяне на фактори, влияещи върху силата на магнитното поле
Стъпка 1. Помислете за характеристиките на магнита
Свойствата на магнитите са описани със следните характеристики:
- Силата на принудителното магнитно поле, съкратено като Нс. Този символ отразява точката на размагнитване (загуба на магнитно поле) от друго магнитно поле. Колкото по -голямо е числото, толкова по -трудно е да се премахне магнитът.
- Остатъчна плътност на магнитния поток, съкратено като Br. Това е максималният магнитен поток, който магнитът е способен да произвежда.
- Съответстваща на плътността на магнитния поток е общата енергийна плътност, съкратено като Bmax. Колкото по -голямо е числото, толкова по -силен е магнитът.
- Температурният коефициент на остатъчната плътност на магнитния поток, съкратен като Tcoef Br и изразен като процент градуси по Целзий, обяснява как магнитният поток намалява с увеличаването на магнитната температура. Tcoef Br от 0,1 означава, че ако температурата на магнита се увеличи със 100 градуса по Целзий, магнитният поток намалява с 10 процента.
- Максималната работна температура (съкратено Tmax) е най -високата температура, която магнитът може да работи, без да губи силата на полето си. След като температурата на магнита падне под Tmax, магнитът възстановява пълната си сила на магнитното поле. Ако се нагрее над Tmax, магнитът ще загуби трайно част от своето поле, след като се охлади до нормална работна температура. Въпреки това, ако се нагрее до температурата на Кюри (съкратено Tcurie), магнитът ще загуби магнитната си сила.
Стъпка 2. Определете материалите за направата на постоянни магнити
Постоянните магнити обикновено са изработени от един от следните материали:
- Неодимов железен бор. Този материал има плътност на магнитния поток (12 800 гауса), сила на принудително магнитно поле (12 300 ерстед) и обща енергийна плътност (40). Този материал има най -ниската максимална работна температура съответно от 150 градуса по Целзий и 310 градуса по Целзий и температурен коефициент от -0,12.
- Самариев кобалт има втората най -висока сила на принудително поле, на 9 200 oersted, но плътност на магнитния поток от 10 500 гауса и обща енергийна плътност от 26. Максималната му работна температура е много по -висока от тази на неодимовия железен бор при 300 градуса по Целзий поради неговата Температурата на Кюри е 750 градуса по Целзий. Температурният му коефициент е 0,04.
- Alnico е сплав алуминий-никел-кобалт. Този материал има плътност на магнитния поток, близка до неодимовия железен бор (12 500 гауса), но сила на принудително магнитно поле от 640 еерстеда и обща енергийна плътност само 5,5. Този материал има по -висока максимална работна температура от самарий кобалт, при 540 градуса Целзий., Както и по -висока температура на Кюри от 860 градуса по Целзий и температурен коефициент 0,02.
- Керамичните и феритовите магнити имат много по -ниски плътности на потока и общите енергийни плътности в сравнение с други материали, при 3 900 гауса и 3,5, но плътността на магнитния им поток е по -добра от тази на alnico, която е 3200 ерстед. Този материал има същата максимална работна температура като самариев кобалт, но много по -ниска температура на Кюри от 460 градуса по Целзий и температурен коефициент -0.2.
Стъпка 3. Пребройте броя на завъртанията в бобината на електромагнита
Колкото повече обороти на дължина на сърцевината, толкова по -голяма е силата на магнитното поле. Търговските електромагнити имат регулируема сърцевина от един от описаните по -горе магнитни материали и голяма бобина около нея. Един прост електромагнит обаче може да бъде направен чрез навиване на тел около пирон и прикрепване на краищата към 1,5-волтова батерия.
Стъпка 4. Проверете количеството ток, протичащ през електромагнитната бобина
Препоръчваме ви да използвате мултицет. Колкото по -голям е токът, толкова по -силно е магнитното поле.
Ампер на метър (A/m) е друга единица, използвана за измерване на силата на магнитно поле. Тази единица показва, че ако токът, броят на намотките или и двете се увеличат, силата на магнитното поле също се увеличава
Метод 2 от 3: Тестване на обхвата на магнитното поле с кламер
Стъпка 1. Направете държач за магнита на лентата
Можете да направите обикновен магнитен държач с помощта на фиби и чаша от стиропор. Този метод е най -подходящ за преподаване на магнитни полета на ученици от началното училище.
- Залепете единия дълъг край на бельо за дрехи към дъното на чашата.
- Преобърнете чашата с щипки за бельо и я поставете на масата.
- Затегнете магнитите към щипците за бельо.
Стъпка 2. Огънете кламерчето в кука
Най -лесният начин да направите това е да издърпате външния ръб на кламер. Тази кука ще окачи много кламери.
Стъпка 3. Продължете да добавяте кламери за измерване на силата на магнита
Прикрепете огъната кламер към един от полюсите на магнита. куката част трябва да виси свободно. Закачете кламерчето на куката. Продължете, докато теглото на кламерът спадне куката.
Стъпка 4. Запишете броя кламери, които са причинили падането на куката
Когато куката падне под тежестта, която носи, обърнете внимание на броя кламери, окачени на куката.
Стъпка 5. Залепете маскиращата лента към магнита на лентата
Прикрепете 3 малки ленти маскираща лента към магнита на лентата и закачете куките назад.
Стъпка 6. Добавете кламер върху куката, докато падне от магнита
Повторете предишния метод на кламер от първоначалната кука на кламер, докато накрая падне от магнита.
Стъпка 7. Запишете колко клипа са необходими, за да изпуснете куката
Запишете броя на използваните ленти от маскираща лента и кламери.
Стъпка 8. Повторете предишната стъпка няколко пъти с още маскираща лента
Всеки път записвайте броя кламери, необходими за падане на магнита. Трябва да забележите, че всеки път, когато се добавя лентата, е необходимо по -малко клип, за да се откаже куката.
Метод 3 от 3: Тестване на магнитно поле с гаусметър
Стъпка 1. Изчислете базовото или началното напрежение/напрежение
Можете да използвате гаусметър, известен също като магнитометър или детектор на електромагнитно поле (ЕМП), който е преносимо устройство, което измерва силата и посоката на магнитното поле. Тези устройства обикновено са лесни за закупуване и използване. Методът на гаусметър е подходящ за преподаване на магнитни полета на ученици от средните и средните училища. Ето как да го използвате:
- Задайте максималното напрежение от 10 волта DC (постоянен ток).
- Прочетете дисплея на напрежението с измервателния уред далеч от магнита. Това е основното или началното напрежение, представено като V0.
Стъпка 2. Докоснете сензора на измервателния уред към един от магнитните полюси
В някои гаусметри този сензор, наречен сензор на Хол, е направен да интегрира чип на електрическа верига, така че да можете да докоснете магнитна лента към сензора.
Стъпка 3. Запишете новото напрежение
Напрежението, представено от V1, ще се увеличи или намали в зависимост от магнитната лента, която докосва сензора на Хол. Ако напрежението се повиши, сензорът докосва магнитния полюс на южния търсач. Ако напрежението спадне, това означава, че сензорът докосва магнитния полюс на северния търсач.
Стъпка 4. Намерете разликата между началното и новото напрежение
Ако сензорът е калибриран в миливолта, разделете на 1000, за да преобразувате миливолта във волта.
Стъпка 5. Разделете резултата на стойността на чувствителността на сензора
Например, ако сензорът има чувствителност от 5 миливолта на гаус, разделете на 10. Получената стойност е силата на магнитното поле в гаус.
Стъпка 6. Повторете теста за силата на магнитното поле на различни разстояния
Поставете сензорите на различни разстояния от магнитните полюси и запишете резултатите.
