Jak funguje magnetometr?

Pokud chcete zjistit sílu nebo směr magnetického pole, je vaším nástrojem magnetometr. Pohybují se od jednoduchých - můžete si je snadno vyrobit ve své kuchyni - až po složité a pokročilejší zařízení jsou pravidelnými cestujícími na misích průzkumu vesmíru. První magnetometr vytvořil Carl Friedrich Gauss, kterému se často říká „princ matematiky“ a který v roce 1833 publikoval článek popisující nové zařízení nazval „magnometr“. Jeho design je velmi podobný jednoduchému magnetometru popsanému níže, který můžete vytvořit ve svém kuchyně.

Protože jsou velmi citlivé, lze magnetometry použít k vyhledání archeologických nalezišť, ložisek železa, vraků lodí a dalších věcí, které mají magnetický podpis. Síť magnetometrů kolem Země neustále sleduje nepatrné účinky slunečního větru na magnetické pole Země a zveřejňuje údaje o K-indexu (viz Zdroje). Existují dva základní typy magnetometrů. Skalární magnetometry měří sílu magnetického pole, zatímco vektorové magnetometry měří směr kompasu.

Můžete si vyrobit jednoduchý vektorový magnetometr. Tyčový magnet, visící na niti, bude vždy směřovat na sever; označením jednoho jeho konce můžete při změně magnetického pole zaznamenat malé odchylky. Přidáním zrcadla a světla můžete provádět poměrně přesná měření a detekovat účinky magnetických bouří (úplné pokyny naleznete v odkazu Suntrek v části Zdroje).

Složitější magnetometry, jako jsou ty používané na kosmických lodích, používají k detekci síly a detekce magnetického pole celou řadu metod. Nejběžnější magnetometry se nazývají polovodičové Hallovy snímače. Tyto senzory využívají vlastnosti elektrického proudu, které jsou ovlivněny přítomností magnetického pole, které neprobíhá rovnoběžně se směrem proudu. Pokud je přítomno magnetické pole, elektrony (nebo jejich protiklady, elektronové díry nebo obojí) v proudu se shromažďují na jedné straně vodivého materiálu. Pokud chybí, elektrony nebo díry probíhají v podstatě rovně. Způsob, jakým magnetické pole ovlivňuje pohyb elektronů nebo děr, lze měřit a použít k určení směru magnetického pole. Senzory Hall Effect také produkují napětí, které je úměrné síle magnetického pole, což z nich dělá vektorové i skalární magnetometry.

S magnetometry se v každodenním životě často setkáváme, i když to možná nevíte, v podobě detektorů kovů. Ruční detektory kovů používané hledači pokladů a fandy používají k lokalizaci kovových předmětů Hallův efekt. Pomocí jevu známého jako fázový posun mohou detektory rozlišovat mezi kovy měřením odporu nebo indukčnosti (vodivosti) objektu.