Как да определим магнитите

Магнитите се използват навсякъде в двигатели, динамо машини, хладилници, кредитни и дебитни карти, различни електронни устройства, например в пикапите на електрически китари, стерео високоговорители, твърди дискове на компютри. Магнитите могат да бъдат постоянни и да се състоят от естествени магнитни материали (желязо или сплави), или да бъдат електромагнити. В електромагнитите магнитното поле се създава чрез преминаване на електрическото поле през проводната намотка, обвиняваща се около железното ядро. Има няколко фактора, които влияят върху силата на магнитното поле и тази сила може да бъде променена по няколко начина. Тези фактори и методи са описани в тази статия.

Стъпка

Метод 1 от 3:

Определят факторите, които влияят на силата на магнитното поле

един. Разгледайте характеристиките на магнита. Магнитните свойства са описани по следните параметри:

Принудителната мощност на магнитното поле е посочена като HC. Това е стойността на външно магнитно поле, в което магнитът може да бъде унищожаващ. Колкото по-висока е тази стойност, толкова по-трудно е да се наруши този магнит.
Остатъчната магнитна индукция е показана като BR. Това е максималната сила (индукция) на магнитното поле, което може да създаде магнит при липса на външно магнитно поле.
Максималната плътност на магнитния поток е свързана с индукцията на магнитното поле, която се обозначава като Bmax. Колкото по-висока е тази стойност, толкова по-мощен този магнит.
Температурният коефициент на остатъчна магнитна индукция, който се обозначава като TCOEF BR и се измерва във фракции от градуси по Целзий, описва колко индукцията на магнитното поле намалява при повишаване на температурата. Например, ако TCOEF BR е равен на 0.1, това означава, че с увеличаване на температурата на магнита от 100 градуса по Целзий, индуцирането на магнитното поле намалява с 10%.
Максималната работна температура (означена като TMAX) е най-високата температура, при която материалът напълно запазва магнитните си свойства. При температури под Tmax магнитът запазва силата си. Ако материалът се нагрява над температурата на TMAX, след охлаждане на силата му ще намалее. Въпреки това, ако материалът се нагрява над температурата на кюри, който е показан като tcurie, той ще разграничи напълно.

Изображението, озаглавено определяне на силата на магнитите стъпка 2

2. Разгледайте какъв материал е постоянен магнит. Постоянните магнити обикновено правят следните материали:

Сплав неодим, желязо и бор. Този материал има най-висока магнитна индукция (12.800 гауси), принудителната сила на магнитното поле (12.300 Ерстедков) и максимална плътност на магнитния поток (40) t. Той също така се характеризира с най-ниската максимална работна температура и съответно температурата на кюри (150 и 310 градуса по Целзий), нейният температурен коефициент е -0.12.

Сплавта на Самария с кобалт се нарежда втори по големина принудителна сила на магнитното поле, което е 9.200 Ерстедков. Тя създава магнитна индукция със сила 10.500 гауси и максимална плътност на магнитния поток 26. Нейната максимална работна температура е много по-висока от тази на неодим, желязо и бор, и е 300 градуса по Целзий, а температурата на Кюри е 750 градуса по Целзий. Температурният коефициент на тази слава е 0.04.

Alnico е алуминий, никел и кобалт сплав. Нейната индукция на магнитното поле (12.500 Gaussians) са близо до една и съща характеристика на неодимовата сплав, желязо и бор, но има много по-ниско принудително магнитно поле (640 Estredov) и следователно, по-ниска максимална плътност на магнитен поток (5.5) (5.5). В сравнение с сплавта на самария и кобалт, този материал има по-висока максимална работна температура (540 градуса по Целзий) и температурата на Кюри (860 градуса по Целзий). Неговият температурен коефициент е 0.02.

Магнитите от керамика и ферит имат много по-малка стойност на индуцирането на магнитното поле и максималната плътност на магнитния поток, те представляват съответно 3.900 гауси и 3.5. Въпреки това, тяхната принудителна сила на магнитното поле е много по-висока от Alnico и е 3.200 Estredov. Тяхната максимална работна температура е подобна на сплавта на самарий с кобалт, докато температурата на Кюри е значително по-ниска (460 градуса по Целзий). Температурният коефициент на тези материали е -0.2, т.е. с нарастваща температура, силата на тяхното магнитно поле намалява много по-бързо от другите материали.

Изображението, озаглавено определяне на силата на магнитите стъпка 3

3. Изчислете броя на завоите на електромагнитната намотка. Колкото повече завои падат върху дължината на уреда на бобината, толкова по-висока е силата на магнитното поле. Стандартните електромагнити са оборудвани с доста масивно ядро от един от описаните по-горе материали, около които са разположени големи завои. Въпреки това, един прост електромагнит е лесно да се направи: достатъчно е да се вземе нокът, да го навие с тел и да свърже краищата си към батерията с напрежение от 1,5 волта.

Изображението, озаглавено определяне на силата на магнитите стъпка 4

4. Проверете текущата сила, която преминава през намотката на електромагнита. Използвайте за този мултиметър. Колкото по-висок е текущата, толкова по-силна е създадена от магнитното поле.

Друга единица за измерване на силата на магнитното поле в метричната система е ампер-завой. Тази стойност определя колко мощност на магнитното поле се увеличава с увеличаването на тока и / или броя на завоите.

Метод 2 от 3:

Оценете магнитното поле с помощта на клипове

един. Направете държач за постоянен магнит под формата на бар. За да направите това, можете да използвате платното и хартиената или пластмасовото стъкло. Този метод е подходящ за демонстриране на действията на магнитното поле на учениците на младшите класове.

С помощта на скоч, прикрепете един от дългите краища на придружаването до дъното на стъклото.
Сложи чаша с привързаност към нея с главата надолу.

Изображението, озаглавено определяне на силата на магнитите стъпка 6

2. Вземете клипа, така че куката да се оказа. За да направите това, можете просто да огънете външния ръб на клиповете. На тази кука ви преустановявате други хартиени клипове.

Изображението, озаглавено определяне на силата на магнитите стъпка 7

3. За измерване на силата на магнитното поле, добавете други клипове. Прикрепете извитите клипове на хартията на една кука към един от магнитните полюси. В този случай плетеното място трябва да се монтира свободно. Докоснете куката други клипове. Продължавайте да добавяте клипове, докато сте под теглото им, куката няма да се откъсне от магнита и всички хартиени клипове ще паднат на масата.

Изображението, озаглавено определяне на силата на етап 8

4. Маркирайте броя на скобите, при които куката се отдръпна от магнита. След като добавите достатъчно клипове и горният клип ще се откъсне от магнита, внимателно изчислете броя на клиповете, при които това се случи и го запишете.

Изображението, озаглавено определяне на силата на етап 9

пет. Вземете изолационна лента на долния полюс на магнита. Прикрепете три малки ленти от изолационна лента към магнита на магнита и оставете отново извита плетене на една кука.

Изображението, озаглавено определяне на силата на магнитите стъпка 10

6. Добавете клипове към куката, докато не се провали от магнита. Повторете предишната процедура и виси към куката на клипате, така че в крайна сметка те отново се отдръпват от магнита и паднаха на масата.

Изображението, озаглавено определяне на силата на магнитите стъпка 11

7. Запишете колко клипове се нуждаят този път. В допълнение към броя на скобите, запишете броя на ивиците от изолационната лента, която сте забили на полюса на магнита.

Изображението, озаглавено определяне на силата на магнитите стъпка 12

Осем. Повторете предишната стъпка няколко пъти с всички bОЧрез броя на изолационните лентови ленти. Всеки път, когато резвате броя на клиповете, при които те са счупени от магнита, и броя на изолационните лентови ленти. Тъй като броят на лентите за разделяне от магнита ще изисква по-малко клин.

Метод 3 от 3:

Измерване на магнитното поле Гаусметър

един. Определят основното или започването на напрежение. Това може да се направи с помощта на гаусметъра, който също се нарича магнитометър или детектор на ЕМП (електромоторна мощност). Това е ръчно устройство, което ви позволява да измервате силата и посоката на магнитното поле. Gaussmeter може да бъде закупен в магазина за електроника, той е лесен за използване. Този метод е подходящ за демонстриране на действието на магнитното поле на учениците от средните училища и учениците. За да започнете, направете следното:

Задайте максималната стойност на напрежението от 10 волта, DC (постоянен ток).
Обърнете внимание на показанията на дисплея на инструмента, когато се намира далеч от магнита. Тя ще бъде основна или започване на напрежение v0.

Изображението, озаглавено определяне на силата на магнитите стъпка 14

2. Докоснете сондата на инструмента на един от магнитните полюси. В някои гасосметри, тази сонда, така нареченият сензор за зала, е вграден в интегралната верига и те трябва да докосват магнитния полюс.

Изображението, озаглавено определяне на силата на магнитите стъпка 15

3. Запишете новата стойност на напрежението v1. Това напрежение ще бъде по-голямо или по-малко от предишната стойност, в зависимост от полюса на магнит, който ще докоснете сензора за зала. Ако напрежението се е увеличило, това означава, че сте донесли сондата на северния полюс на магнита. Ако напрежението е намаляло, това означава, че сте докоснали южния полюс на магнита.

Изображението, озаглавено определяне на силата на магнитите стъпка 16

4. Намерете разликата между първоначалните и последващите стойности на напрежението. Ако сензорът е калибриран в Millivolt, споделяйте стойност с 1.000, за да преведете millivolt до volta.

Изображението, озаглавено определяне на силата на магнитите стъпка 17

пет. Споделете резултата за чувствителност на сензора. Например, ако чувствителността на сензора е 5 миливолта на Гаус, трябва да бъде разделена на 5. В чувствителността на 10 миливолта на Гаус е необходимо да се раздели резултатът с 10. Получената стойност ще съответства на индукцията (мощност) на магнитното поле в Гаус.

Изображението, озаглавено определяне на силата на магнитите стъпка 18

6. Повторете измерванията на различни разстояния от магнита. Поставете сензора на различни разстояния от магнитния полюс и запишете резултатите.

Съвети

За всеки от двата магнитни полюса магнитното поле се намалява пропорционално на квадрата на разстоянието от полюса. Така, ако разстоянието е намаляло наполовина, индукцията на магнитното поле ще намалее от 4 пъти. Въпреки това, чрез отстраняване от средата на магнита, силата на полето намалява пропорционално на третата степен на разстояние. Например, ако разстоянието да се увеличи два пъти, индукцията на магнитното поле ще намалее 8 пъти.

Предупреждения

Ако магнитът пада или почука, когато стълбите му са насочени срещу магнитното поле на земята (южният полюс на магнита е насочен към южната, а север - до северния магнитния полюс на земята) или перпендикулярно на това поле, може да демагнетизира. В същото време стоманеният нокът може да бъде намагнитен, ако го почукате, когато се намира успоредно на магнитното поле на земята.