כיצד עובד מגנטומטר?

כאשר אתה רוצה להבין את חוזקו או כיוונו של שדה מגנטי, מגנטומטר הוא הכלי הנבחר שלך. הם נעים בין פשוטים - אתה יכול להכין כזה במטבח שלך בקלות - למתחם, והמכשירים המתקדמים יותר הם נוסעים קבועים במשימות חקר החלל. המגנומטר הראשון נוצר על ידי קרל פרידריך גאוס, המכונה לעתים קרובות "נסיך המתמטיקה", ופרסם מאמר בשנת 1833 המתאר מכשיר חדש שכינה "מגנומטר". העיצוב שלו דומה מאוד למגנומטר הפשוט המתואר להלן, אותו תוכלו ליצור במכשיר שלכם מִטְבָּח.

מכיוון שהם רגישים מאוד, בעזרת מגנומטרים ניתן למצוא אתרים ארכיאולוגיים, מרבצי ברזל, טרופות אוניות ודברים אחרים בעלי חתימה מגנטית. רשת מגנומטרים ברחבי כדור הארץ עוקבת כל העת אחר השפעות זעירות של רוח השמש על השדה המגנטי של כדור הארץ ומפרסמת את הנתונים על מדד K (ראה משאבים). ישנם שני סוגים בסיסיים של מגנומטרים. מגנטומטרים סקלריים מודדים את חוזק השדה המגנטי, ואילו מגנומטרים וקטוריים מודדים את כיוון המצפן.

יש מגנטומטר וקטורי פשוט שתוכלו להכין בעצמכם. מגנט בר, תלוי על חוט, תמיד יצביע צפונה; על ידי סימון קצה אחד שלו, אתה יכול לזהות וריאציות קטנות ככל שהשדה המגנטי משתנה. על ידי הוספת מראה ואור, תוכלו לבצע מדידות מדויקות למדי ולזהות את השפעות הסופות המגנטיות (להוראות מלאות, ראו קישור Suntrek במשאבים).

מגנומטרים מסובכים יותר, כמו אלה המשמשים בחלליות, משתמשים במגוון שיטות לזיהוי חוזק וגילוי של השדה המגנטי. המגנומטרים הנפוצים ביותר נקראים חיישני אפקט הול-אפקט. חיישנים אלה משתמשים בתכונות של זרם חשמלי המושפעות מנוכחות שדה מגנטי שאינו פועל במקביל לכיוון הזרם. כשיש שדה מגנטי, האלקטרונים (או ההפך שלהם, חורי האלקטרונים או שניהם) בזרם מתאספים בצד אחד של החומר המוליך. כאשר הוא נעדר, האלקטרונים או החורים עוברים בקו ישר. ניתן למדוד את האופן שבו שדה מגנטי משפיע על תנועת האלקטרונים או החורים ולקבוע את כיוון השדה המגנטי. חיישני אפקט הול מייצרים גם מתח פרופורציונאלי לחוזק השדה המגנטי, מה שהופך את שניהם למגנטומטרים וקטוריים וסקלריים.

לעתים קרובות אנו נתקלים במגנומטרים בחיי היומיום שלנו, אם כי אולי אינך יודע זאת, בצורת גלאי מתכת. גלאי מתכות ידניים המשמשים ציידים אוצרות ותחביבים משתמשים באפקט הול כדי לאתר חפצים מתכתיים. באמצעות תופעה המכונה העברת פאזה, גלאים יכולים להבדיל בין מתכות על ידי מדידת ההתנגדות או ההשראות (מוליכות) של האובייקט.