كيف يعمل مقياس المغناطيسية؟

عندما تريد معرفة قوة أو اتجاه مجال مغناطيسي ، فإن مقياس المغناطيسية هو الأداة التي تختارها. وهي تتراوح من البسيط - يمكنك صنع واحد في مطبخك بسهولة - إلى المجمع ، والأجهزة الأكثر تقدمًا هي ركاب منتظمون في مهام استكشاف الفضاء. تم إنشاء أول مقياس مغناطيسي بواسطة كارل فريدريش جاوس ، الذي يُطلق عليه غالبًا "أمير الرياضيات" ، والذي نشر بحثًا في عام 1833 واصفًا جهازًا جديدًا أسماه "مقياس المغناطيسية". تصميمه مشابه جدًا لمقياس المغناطيسية البسيط الموصوف أدناه ، والذي يمكنك إنشاؤه في جهاز مطبخ.

نظرًا لأنها حساسة للغاية ، يمكن استخدام أجهزة قياس المغناطيسية للعثور على المواقع الأثرية ورواسب الحديد وحطام السفن والأشياء الأخرى التي لها توقيع مغناطيسي. تراقب شبكة من أجهزة قياس المغناطيسية حول الأرض باستمرار التأثيرات الدقيقة للرياح الشمسية على المجال المغناطيسي للأرض وتنشر البيانات على مؤشر K (انظر الموارد). هناك نوعان أساسيان من أجهزة قياس المغناطيسية. تقيس المقاييس المغناطيسية العددية قوة المجال المغناطيسي ، بينما تقيس مقاييس المغناطيسية الاتجاهية اتجاه البوصلة.

هناك مقياس مغناطيسي بسيط يمكنك صنعه بنفسك. مغناطيس قضيب ، معلق من خيط ، سيشير دائمًا إلى الشمال ؛ من خلال وضع علامة على أحد طرفيها ، يمكنك تحديد الاختلافات الصغيرة مع تغير المجال المغناطيسي. بإضافة مرآة وضوء ، يمكنك إجراء قياسات دقيقة إلى حد ما واكتشاف تأثيرات العواصف المغناطيسية (للحصول على إرشادات كاملة ، راجع ارتباط Suntrek في الموارد).

تستخدم مقاييس المغناطيسية الأكثر تعقيدًا ، مثل تلك المستخدمة في المركبات الفضائية ، مجموعة متنوعة من الطرق لاكتشاف شدة المجال المغناطيسي والكشف عنه. تُعرف أجهزة قياس المغناطيسية الأكثر شيوعًا باسم مستشعرات الحالة الصلبة لتأثير القاعة. تستخدم هذه المستشعرات خصائص التيار الكهربائي التي تتأثر بوجود مجال مغناطيسي لا يعمل بالتوازي مع اتجاه التيار. عندما يكون هناك مجال مغناطيسي ، تتجمع الإلكترونات (أو ثقوب الإلكترون المقابلة لها ، أو كليهما) في التيار على جانب واحد من المادة الموصلة. عندما تكون غائبة ، تعمل الإلكترونات أو الثقوب في خط مستقيم بشكل أساسي. الطريقة التي يؤثر بها المجال المغناطيسي على حركة الإلكترونات أو الثقوب يمكن قياسها واستخدامها لتحديد اتجاه المجال المغناطيسي. تنتج مستشعرات Hall Effect أيضًا جهدًا يتناسب مع قوة المجال المغناطيسي ، مما يجعلها مقاييس مغناطيسية متجهية وعددية.

غالبًا ما نواجه مقاييس المغناطيسية في حياتنا اليومية ، على الرغم من أنك قد لا تعرفها ، في شكل أجهزة الكشف عن المعادن. تستخدم أجهزة الكشف عن المعادن المحمولة باليد التي يستخدمها صائدو الكنوز والهواة تأثير هول لتحديد موقع الأجسام المعدنية. باستخدام ظاهرة تُعرف باسم إزاحة الطور ، يمكن للكاشفات التفريق بين المعادن عن طريق قياس المقاومة أو الحث (الموصلية) للجسم.