توجد المغناطيسات بشكل شائع في المحركات والدينامو والثلاجات وبطاقات الخصم والائتمان ، فضلاً عن المعدات الإلكترونية مثل آلات التقاط الجيتار الكهربائي ومكبرات الصوت الاستريو ومحركات الأقراص الصلبة للكمبيوتر. يمكن أن يكون المغناطيس دائمًا ، أو يتكون بشكل طبيعي ، أو مغناطيس كهربائي. يخلق المغناطيس الكهربائي مجالًا مغناطيسيًا عندما يمر تيار كهربائي عبر ملف من الأسلاك يلتف حول قلب حديدي. هناك العديد من العوامل التي تؤثر على قوة المجال المغناطيسي وطرق مختلفة لتحديد قوة المجال ، وكلاهما تمت مناقشته في هذه المقالة.
خطوة
طريقة 1 من 3: تحديد العوامل التي تؤثر على قوة المجال المغناطيسي
الخطوة 1. النظر في خصائص المغناطيس
يتم وصف خصائص المغناطيس باستخدام الخصائص التالية:
- قوة المجال المغناطيسي القسري ، والمختصرة كـ Hc. يعكس هذا الرمز نقطة إزالة المغناطيسية (فقدان المجال المغناطيسي) بواسطة مجال مغناطيسي آخر. كلما زاد الرقم ، زادت صعوبة إزالة المغناطيس.
- كثافة التدفق المغناطيسي المتبقية ، والمختصرة كـ Br. هذا هو أقصى تدفق مغناطيسي يستطيع المغناطيس إنتاجه.
- تتوافق كثافة التدفق المغناطيسي مع كثافة الطاقة الإجمالية ، ويُشار إليها اختصارًا باسم Bmax. كلما زاد الرقم ، كان المغناطيس أقوى.
- يوضح معامل درجة الحرارة لكثافة التدفق المغناطيسي المتبقية ، والمختصرة كـ Tcoef Br ويعبر عنها كنسبة مئوية من الدرجات المئوية ، كيف ينخفض التدفق المغناطيسي مع زيادة درجة الحرارة المغناطيسية. يعني Tcoef Br بقيمة 0.1 أنه إذا زادت درجة حرارة المغناطيس بمقدار 100 درجة مئوية ، فإن التدفق المغناطيسي ينخفض بنسبة 10 بالمائة.
- درجة حرارة التشغيل القصوى (التي يُشار إليها باختصار Tmax) هي أعلى درجة حرارة يمكن أن يعمل بها المغناطيس دون أن يفقد شدة مجاله. بمجرد أن تنخفض درجة حرارة المغناطيس إلى ما دون Tmax ، يستعيد المغناطيس قوة مجاله المغناطيسي الكاملة. إذا تم تسخينه بعد Tmax ، سيفقد المغناطيس بعضًا من مجاله بشكل دائم بمجرد تبريده إلى درجة حرارة التشغيل العادية. ومع ذلك ، إذا تم تسخينه إلى درجة حرارة كوري (يُشار إليه اختصارًا باسم Tcurie) ، سيفقد المغناطيس قوته المغناطيسية.
الخطوة 2. تحديد المواد اللازمة لصنع المغناطيس الدائم
يصنع المغناطيس الدائم عادة من إحدى المواد التالية:
- نيوديميوم حديد بورون. تحتوي هذه المادة على كثافة تدفق مغناطيسي (12800 جاوس) وقوة مجال مغناطيسي قسري (12300 درجة) وكثافة طاقة إجمالية (40). أدنى درجة حرارة تشغيل لهذه المادة هي 150 درجة مئوية و 310 درجة مئوية على التوالي ، ومعامل درجة الحرارة -0.12.
- الكوبالت السماريوم لديه ثاني أعلى شدة مجال قسرية ، عند 9200 درجة مئوية ، ولكن كثافة تدفق مغناطيسي تبلغ 10500 جاوس وكثافة طاقة إجمالية تبلغ 26. درجة حرارة التشغيل القصوى أعلى بكثير من درجة حرارة البورون النيوديميوم الحديدي عند 300 درجة مئوية بسبب وجوده. كوري درجة حرارة 750 درجة مئوية. معامل درجة حرارته هو 0.04.
- ألنيكو عبارة عن سبيكة من الألومنيوم والنيكل والكوبالت. تحتوي هذه المادة على كثافة تدفق مغناطيسي قريبة من بورون الحديد النيوديميوم (12500 جاوس) ، لكن قوة المجال المغناطيسي قسرية تبلغ 640 درجة مئوية وكثافة طاقة إجمالية تبلغ 5.5 فقط. تتميز هذه المادة بدرجة حرارة تشغيل قصوى أعلى من كوبالت السماريوم ، عند 540 درجة مئوية ، بالإضافة إلى ارتفاع درجة حرارة كوري البالغة 860 درجة مئوية ، ومعامل درجة الحرارة 0.02.
- المغناطيس الخزفي والفريت له كثافة تدفق أقل بكثير وكثافة طاقة إجمالية أقل من المواد الأخرى ، عند 3900 جاوس و 3.5.ومع ذلك ، فإن كثافة التدفق المغناطيسي الخاصة بهم أفضل من النيكو ، الذي يبلغ 3200 درجة. هذه المادة لها نفس درجة حرارة التشغيل القصوى مثل كوبالت السماريوم ، ولكن درجة حرارة كوري أقل بكثير من 460 درجة مئوية ، ومعامل درجة حرارة -0.2. وبالتالي ، تفقد المغناطيسات شدة مجالها المغناطيسي بسرعة أكبر في درجات الحرارة العالية من المواد الأخرى.
الخطوة 3. عد عدد الدورات في ملف المغناطيس الكهربائي
كلما زاد عدد الدورات لكل طول نواة ، زادت قوة المجال المغناطيسي. تحتوي المغناطيسات الكهربائية التجارية على قلب قابل للتعديل لإحدى المواد المغناطيسية الموصوفة أعلاه وملف كبير حولها. ومع ذلك ، يمكن صنع مغناطيس كهربائي بسيط عن طريق لف سلك حول مسمار وربط الأطراف ببطارية 1.5 فولت.
الخطوة 4. تحقق من كمية التيار المتدفق عبر الملف الكهرومغناطيسي
نوصي باستخدام مقياس متعدد. كلما زاد التيار ، زاد إنتاج المجال المغناطيسي.
أمبير لكل متر (A / m) هو وحدة أخرى تستخدم لقياس قوة المجال المغناطيسي. تشير هذه الوحدة إلى أنه في حالة زيادة التيار أو عدد الملفات أو كليهما ، تزداد قوة المجال المغناطيسي أيضًا
طريقة 2 من 3: اختبار مجال المجال المغناطيسي بمشبك ورق
الخطوة 1. اصنع حاملًا لقضيب المغناطيس
يمكنك صنع حامل مغناطيسي بسيط باستخدام مشابك الغسيل وكوب الستايروفوم. هذه الطريقة هي الأنسب لتدريس المجالات المغناطيسية لطلاب المدارس الابتدائية.
- ألصِق طرفًا طويلًا من حبل الغسيل بأسفل الكوب.
- اقلب الكوب بملقط حبل الغسيل وضعه على المنضدة.
- ثبت المغناطيس على ملقط حبل الغسيل.
الخطوة 2. ثني مشبك الورق في خطاف
أسهل طريقة للقيام بذلك هي سحب الحافة الخارجية لمشبك الورق. هذا الخطاف سوف يعلق الكثير من مشابك الورق.
الخطوة الثالثة. استمر في إضافة مشابك الورق لقياس قوة المغناطيس
قم بإرفاق مشبك ورق مثني بأحد أقطاب المغناطيس. يجب أن يتدلى جزء الخطاف بحرية. علق مشبك الورق على الخطاف. استمر حتى يسقط وزن مشبك الورق الخطاف.
الخطوة 4. سجل عدد مشابك الورق التي تسببت في سقوط الخطاف
عندما يقع الخطاف تحت الوزن الذي يحمله ، لاحظ عدد المشابك الورقية المعلقة على الخطاف.
الخطوة 5. الصق الشريط اللاصق على شريط المغناطيس
قم بتوصيل 3 شرائط صغيرة من شريط التقنيع بمغناطيس القضيب وشنق الخطافات للخلف.
الخطوة 6. أضف مشبك ورق على الخطاف حتى يسقط من المغناطيس
كرر طريقة مشبك الورق السابقة من خطاف مشبك الورق الأولي ، حتى تسقط أخيرًا عن المغناطيس.
الخطوة 7. اكتب عدد المقاطع اللازمة لإسقاط الخطاف
تأكد من تسجيل عدد شرائط الشريط اللاصق ومشابك الورق المستخدمة.
الخطوة 8. كرر الخطوة السابقة عدة مرات بمزيد من شريط التغطية
في كل مرة ، سجل عدد المشابك الورقية اللازمة لسقوط المغناطيس. يجب أن تلاحظ أنه في كل مرة يتم فيها إضافة الشريط ، هناك حاجة إلى مشبك أقل لإسقاط الخطاف.
طريقة 3 من 3: اختبار مجال مغناطيسي بمقياس غاوسي
الخطوة 1. احسب القاعدة أو الجهد الأولي / الجهد
يمكنك استخدام مقياس الجاوس ، المعروف أيضًا باسم مقياس المغناطيسية أو كاشف المجال الكهرومغناطيسي (EMF) ، وهو جهاز محمول يقيس قوة واتجاه المجال المغناطيسي. عادة ما تكون هذه الأجهزة سهلة الشراء والاستخدام. طريقة غوسميتر مناسبة لتعليم المجالات المغناطيسية لطلاب المدارس المتوسطة والثانوية. إليك كيفية استخدامه:
- اضبط الحد الأقصى للجهد 10 فولت تيار مستمر (تيار مباشر).
- اقرأ عرض الجهد بحيث يكون المقياس بعيدًا عن المغناطيس. هذا هو الجهد الأساسي أو الأولي ، ويمثل V0.
الخطوة 2. المس مستشعر العداد بأحد الأقطاب المغناطيسية
في بعض مقاييس الجاوس ، هذا المستشعر ، المسمى مستشعر هول ، مصنوع لدمج شريحة دائرة كهربائية بحيث يمكنك لمس شريط مغناطيسي بجهاز الاستشعار.
الخطوة 3. سجل الجهد الجديد
سيزداد الجهد الذي يمثله V1 أو ينقص ، اعتمادًا على الشريط المغناطيسي الذي يلمس مستشعر Hall. إذا ارتفع الجهد ، يلامس المستشعر القطب المغناطيسي للمكتشف الجنوبي. إذا انخفض الجهد ، فهذا يعني أن المستشعر يلمس القطب المغناطيسي المكتشف الشمالي.
الخطوة 4. أوجد الفرق بين الفولتية الأولية والجديدة
إذا تمت معايرة المستشعر بالمللي فولت ، فاقسم على 1000 لتحويل الميلي فولت إلى فولت.
الخطوة 5. قسّم النتيجة على قيمة حساسية المستشعر
على سبيل المثال ، إذا كان المستشعر لديه حساسية تبلغ 5 ملي فولت لكل جاوس ، فاقسم على 10. القيمة التي تم الحصول عليها هي قوة المجال المغناطيسي بوحدة جاوس.
الخطوة 6. كرر اختبار شدة المجال المغناطيسي على مسافات مختلفة
ضع المستشعرات على مسافات مختلفة من الأقطاب المغناطيسية وسجل النتائج.
