Carl Friederich Gauß (1777-1855) gilt als einer der größten Mathematiker aller Zeiten und war auch ein Pionier der Erforschung magnetischer Felder. Er entwickelte eines der ersten Geräte, mit denen die Stärke und Richtung eines Magnetfelds gemessen werden konnte, das Magnometer, und er entwickelte auch ein Einheitensystem zur Messung des Magnetismus. Ihm zu Ehren wird die moderne Einheit der magnetischen Flussdichte oder magnetischen Induktion im CGS (metrischen) System Gauß genannt. Im umfassenderen SI-Messsystem ist die Grundeinheit des magnetischen Flusses Tesla (benannt nach Nikola Tesla). Ein Tesla entspricht 10.000 Gauss.
Ein Gaussmeter ist eine moderne Version des Gauss-Magnometers. Es besteht aus einer Gauss-Sonde, dem Messgerät selbst und einem Verbindungskabel und funktioniert aufgrund des Hall-Effekts, der 1879 von Edwin Hall entdeckt wurde. Es kann sowohl die Intensität als auch die Richtung eines Magnetfelds messen. Mit einem Gaussmeter messen Sie relativ kleine Magnetfelder. Wenn Sie große messen müssen, verwenden Sie ein Tesla-Meter, das im Grunde das gleiche ist, aber in den größeren Tesla-Einheiten abgestuft ist.
Was ist der Hall-Effekt?
Elektrizität und Magnetismus sind verwandte Phänomene, und ein Magnetfeld kann einen elektrischen Strom beeinflussen. Wenn ein Strom durch einen Leiter fließt und Sie den Leiter in ein transversales Magnetfeld legen, drückt die Kraft des Feldes die Elektronen auf eine Seite des Leiters. Diese asymmetrische Elektronenkonzentration erzeugt eine messbare Spannung am Leiter, die direkt proportional zu der Feldstärke (B) und Stromstärke (I) und umgekehrt proportional zur Ladungsdichte (n) und der Dicke des Leiters (d). Der mathematische Zusammenhang lautet:
V = IB/ned
wobei e die Ladung eines einzelnen Elektrons ist.
Wie funktioniert ein Gaussmeter?
Der Gauss-Sensor ist im Grunde eine Hall-Sonde und der wichtigste Teil eines Gauss-Meters. Er kann flach sein, was am besten für die Messung transversaler Magnetfelder geeignet ist, oder axial sein, was am besten Felder parallel zur Sonde misst, wie sie in einem Solenoid vorhanden sind. Sonden können zerbrechlich sein, insbesondere wenn sie für die Messung kleiner Felder ausgelegt sind, und sie werden oft mit Messing verstärkt, um sie vor rauen Umgebungen zu schützen.
Das Messgerät sendet einen Teststrom durch die Sonde, und der Hall-Effekt erzeugt eine Spannung, die das Messgerät dann aufzeichnet. Magnetfelder sind selten statisch, und da die Spannung schwankt, verfügt das Messgerät normalerweise über Funktionen, die frieren Sie den Messwert bei einem bestimmten Wert ein, erfassen Sie Messwerte und speichern Sie sie und zeichnen Sie nur die höchste Spannung auf erkannt. Einige Messgeräte unterscheiden zwischen DC- und AC-Feldern und berechnen automatisch den quadratischen Mittelwert (RMS) von AC-Feldern.
Wer braucht ein Gaussmeter?
Gaussmeter sind nützliche Geräte, und ein Elektriker, der einen hat, kann falsch verdrahtete Stromkreise leichter diagnostizieren. Tatsächlich erkennt ein berührungsloser Spannungsprüfer den Stromfluss durch das von ihm erzeugte Magnetfeld, es handelt sich also um eine Art Gaussmeter. Sie können ein Gauss-Meter verwenden, um die Stärke des Magnetfelds um Stromleitungen herum zu messen, obwohl Sie aufgrund der Feldstärke technisch gesehen ein Tesla-Meter benötigen würden. Sie können auch ein Gaussmeter verwenden, um die Stärke des umgebenden Magnetfelds in Ihrem Haus zu messen. Dieses Feld ändert sich je nachdem, welche Geräte Sie verwenden.
Obwohl die Auswirkungen von Magnetfeldern auf die Gesundheit nicht erwiesen sind, gibt es einige Hinweise darauf, dass eine längere Exposition bei hohen Magnetfeldern schädlich sein kann. Wenn Sie sich diesbezüglich Sorgen machen, benötigen Sie Gauss-Messwerkzeuge. Ein Gaussmeter gibt Ihnen die Möglichkeit, die Feldstärke in Ihrem Haus zu regulieren.