Cum se determină rezistența magneților

Magneții se găsesc, de obicei, în motoare, dinamuri, frigidere, cărți de credit și de debit și chiar în echipamente electronice, cum ar fi pickup-uri de chitare, difuzoare și hard disk-uri pe computer. Ele pot fi magneți permanenți, realizați din forme sau aliaje de fier apărute în mod natural sau electromagneți. Acestea din urmă sunt capabile să creeze un câmp magnetic atunci când un curent electric este trecut printr-o bobină de sârmă care înconjoară un miez de fier. Există câțiva factori care afectează intensitatea câmpurilor magnetice și diferite modalități de determinare a rezistenței acestor domenii, care vor fi descrise în articolul de mai jos.

conținut

Pași
Metoda 1factorii care afectează intensitatea câmpului magnetic
Metoda 2testarea magnitudinii câmpului magnetic cu cleme
Metoda 3testarea intensității câmpului cu un magnetometru
Sfaturi
Avertismente
Materiale necesare

pași

Metoda 1
Factorii care afectează intensitatea câmpului magnetic

Imaginea intitulată Determinarea rezistenței magneților Pasul 1

Luați în considerare caracteristicile unui magnet. Proprietățile magnetice sunt descrise prin aceste caracteristici:

Coercitivitate, abreviat ca H_c. Acesta reprezintă punctul în care magnetul poate fi demagnetizat de un alt câmp magnetic. Cu cât acest număr este mai mare, cu atât mai dificil devine demagnetizarea magnetului în cauză.
Densitatea fluxului magnetic rezidual, abreviat ca B_r. Acesta este fluxul magnetic maxim pe care magnetul este capabil să îl producă.
Densitatea generală a energiei raportată la densitatea fluxului magnetic, abreviată ca B_max. Cu cât este mai mare numărul, cu atât magnetul este mai puternic.
Coeficientul de temperatură al densității fluxului magnetic rezidual, abreviat ca T_coef face B_r și exprimată ca un procent de grade Celsius, descrie modul în care fluxul magnetic scade odată cu creșterea temperaturii magnetului. A t_coef face B_r egală cu 0,1 indică faptul că dacă temperatura magnetului crește cu 100 de grade Celsius, fluxul său magnetic scade cu 10 procente.
Cea mai mare temperatură de funcționare (abreviată ca T_max) reprezintă cea mai ridicată temperatură la care magnetul poate fi acționat fără a pierde niciuna din intensitățile câmpului. Când scade sub T_max, magnetul își recapătă intensitatea câmpului normal. Totuși, dacă este încălzit la temperaturi mai mari decât T_max, va pierde o parte din puterea câmpului permanent, chiar dacă acesta va reveni la temperatura normală. Merită să ne amintim că dacă magnetul este încălzit la temperatura lui Curie, abreviat ca T_curie, permanent demagnetizat.

Imaginea intitulată Determinarea rezistenței magneților Pasul 2

Observați materialul din care se face magnetul permanent. Magneții sunt de obicei fabricați dintr-unul din următoarele materiale:

Neodim-fier-bor. Acest aliaj are cea mai mare densitate de flux magnetic (12,800 gauss), cea mai mare coercivitate (12,300 oersted) și cea mai mare densitate totală de energie (40). Are cea mai scăzută temperatură de funcționare și cea mai joasă temperatură Curie, la 150 ° C și respectiv 310 ° C, cu un coeficient de temperatură de 0,04.
Cobaltul samorio este următoarea în valoare coercitivă, cu 9200 oersted. Cu toate acestea, are o densitate a fluxului magnetic de 10.500 gauss și o densitate totală de energie de 26. Temperatura maximă de funcționare este mult mai mare decât cea a neoxidului-fero-bor de 300 ° C, precum și temperatura lui Curie, de 750 ° C. Coeficientul său de temperatură este de 0,04.
Aliajele Alnico se bazează pe aluminiu, nichel și cobalt. Ei au o densitate a fluxului magnetic apropiată de cea a neodimului-fier-bor (12.500 gauss), dar o coercivitate mult mai redusă (640 oersted) și, prin urmare, o densitate totală de energie de numai 5.5. Temperatura maximă de funcționare este mai mare decât cea a cobaltului de samariu la 540 ° C, precum și temperatura Curie de 860 ° C, cu un coeficient de temperatură de 0,02.
Magneții din ceramică și ferită au densități de flux mult mai mici și energie generală decât alte materiale, la 3.900 gauss și, respectiv, 3.5. Cu toate acestea, densitatea fluxului magnetic este mult mai mare decât aliajul Alnico, la 3200 oersted. Temperatura maximă de funcționare va fi aceeași pentru cobaltul de samariu, dar temperatura Curie este mai mică de 460 ° C, iar coeficientul de temperatură este -0,2. Prin urmare, când sunt expuse la căldură, acestea pierd intensitatea câmpului mai repede decât oricare dintre celelalte materiale.

Imaginea intitulată Determinarea rezistenței magneților Pasul 3

Numără numărul de viraje pe bobina electromagnetică. Cu cât mai multe rotații sunt pe secțiune de bază, cu atât este mai mare rezistența câmpului magnetic. Electromagnetele comerciale au nuclee de dimensiuni considerabile, bazate pe unul dintre materialele descrise mai sus, cu o bobină mare care o înconjoară. Cu toate acestea, un electromagnet simplu poate fi realizat prin înfășurarea unui fir de cupru în jurul unui cui și atașarea capetelor la o baterie de 1,5 V.

Imaginea intitulată Determinarea rezistenței magneților Pasul 4

Rețineți cantitatea de curent care curge prin bobina electromagnetică. Pentru a face acest lucru, utilizați un multimetru. Cu cât curentul este mai puternic, cu atât este mai intens câmpul magnetic produs.

Ampère-spire este o altă unitate metrică pentru măsurarea rezistenței câmpurilor magnetice. Aceasta arata ca daca curentul, numarul de bobine sau ambele valori cresc, la fel si forta campului magnetic.

Metoda 2
Testarea magnitudinii câmpului magnetic cu cleme

Imaginea intitulată Determinarea rezistenței magneților Pasul 5

Faceți un stand pentru un magnet de bar. Puteți face ceva simplu, cu o haină de prindere și cu o foaie de hârtie sau cu o pahar din polistiren. Această metodă este potrivită pentru elevii care învață despre câmpurile magnetice.

Benzi unuia dintre capetele mai mari ale captatorului la baza cuponului.
Puneți paharul cu captura de pe masă, cu capul în jos.
Puneți magnetul în clothespin.

Imaginea intitulată Determinarea rezistenței magneților Pasul 6

Rabatați clipul într-un cârlig. Cea mai ușoară cale este să trageți partea exterioară a clemei de hârtie. Va trebui să mai agățați pe alții folosind acel cârlig.

Imaginea intitulată Determinarea rezistenței magneților Pasul 7

Puneți mai multe cleme pentru a măsura puterea magnetului. Lăsați un capăt al clemei pliate atingând unul dintre stâlpii magnetului. Porțiunea cu cârlig trebuie să fie liberă. Apoi, agățați alte clipuri pe cârlige și continuați să faceți acest lucru până când greutatea clipurilor este suficientă pentru a le arunca.

Imaginea intitulată Determinarea rezistenței magneților Pasul 8

Notați cât de multe clipuri au cauzat căderea dvs. Când ați pus suficiente cleme și toate cad din magnet, notați cu atenție numărul exact care le-a determinat să cadă.

Imaginea intitulată Determinarea rezistenței magneților Pasul 9

Puneți banda electrică pe polul magnetului. Puneți trei benzi mici de bandă electrică peste polul de magnet și atârnați din nou clemele.

Imaginea intitulată Determinarea rezistenței magneților Pasul 10

Așezați clemele atașate până când cad. Repetați metoda anterioară de agățare a clipurilor utilizând cârligele până când, într-un anumit punct, acestea cad din magnet.

Imaginea intitulată Determinarea rezistenței magneților Pasul 11

Notați cât de multe clipuri au fost necesare pentru cădere acum. Ar trebui să observați atât numărul de benzi de izolare utilizate, cât și numărul de cleme utilizate.

Imaginea intitulată Determinarea rezistenței magneților Pasul 12

Repetați pașii anteriori de mai multe ori cu mai multe straturi de bandă izolatoare. De fiecare dată, notați cantitatea de clipuri necesare pentru toamnă. Veți observa că, pe măsură ce se adaugă straturile de bandă izolatoare, sunt necesare mai puține și mai puține cleme pentru a le face să cadă.

Metoda 3
Testarea intensității câmpului cu un magnetometru

Imaginea intitulată Determinarea rezistenței magneților Pasul 13

Calculați valoarea de bază sau tensiunea inițială. Pentru aceasta, puteți utiliza un magnetometru, un dispozitiv portabil capabil să măsoare forța și direcția câmpurilor magnetice. Aceste dispozitive sunt ușor accesibile și ușor de utilizat. Metoda magnetometrului este potrivită pentru predarea câmpurilor magnetice studenților din școlile elementare și medii. Aflați cum puteți începe aici:

Setați tensiunea maximă la citire ca 10 V cc.
Citiți valoarea de tensiune ținând sonda departe de magnet. Această măsurătoare reprezintă valoarea de bază sau tensiunea inițială reprezentată ca V0.

Imaginea intitulată Determinarea rezistenței magneților Pasul 14

Atingeți senzorul de instrument la unul dintre stâlpii de magnet. În unele magnetometre, acest senzor, numit senzor Hall, este deja integrat în cipul circuitului integrat, așa că atingeți doar magnetul cu sonda.

Imaginea intitulată Determinarea rezistenței magneților Pasul 15

Notați noua tensiune. Reprezentată de V1, tensiunea se va ridica sau va cădea, în funcție de polul magnetului care intră în contact cu senzorul Hall. Dacă crește tensiunea, aceasta indică faptul că contactul a avut loc cu polul sudic. În cazul în care tensiunea scade, pe de altă parte, acesta este un indiciu că contactul a avut loc cu polul nord.

Imaginea intitulată Determinarea rezistenței magneților Pasul 16

Găsiți diferența dintre tensiunea inițială și cea nouă. Dacă senzorul este calibrat în mV, împărțiți valoarea cu 1.000 pentru ao converti în V.

Imaginea intitulată Determinarea rezistenței magneților Pasul 17

Împărțiți rezultatul cu valoarea de sensibilitate a senzorului. De exemplu, dacă are o sensibilitate de 5 mV per gauss, ar trebui să divizați valoarea cu 5. Dacă, totuși, această sensibilitate este de 10 mV per gauss, este necesar să se împartă cu 10. Valoarea obținută va fi egală cu forța a magnetului în gauss.

Imaginea intitulată Determinarea rezistenței magneților Pasul 18

Repetați acest proces pentru a testa intensitatea câmpului la distanțe diferite de magnet. Așezați senzorul la mai multe distanțe definite de la poli magneții, apoi înregistrați rezultatele.

sfaturi

De la fiecare pol, rezistența câmpului magnetic scade în raport cu distanța față de polul în cauză. Astfel, dacă distanța se dublează, intensitatea scade cu un factor de 4. Totuși, din centrul magnetului, intensitatea câmpului magnetic scade la cubul distanței. De exemplu, dacă distanța se dublează, intensitatea câmpului magnetic scade cu un factor de 8.

avertismente

Făcând un magnet sau loviți-l cu polii aliniați opus polilor magnetici ai Pământului (polul nord al magnetului îndreptat către sudul Pământului și invers) sau în unghiuri drepte cu ei, îl puteți degaia. Totuși, un unghi de oțel poate fi magnetizat dacă primește o lovitură în timp ce se aliniază la poli magneți ai Pământului.