Kā darbojas magnetometrs?

Ja vēlaties noskaidrot magnētiskā lauka stiprumu vai virzienu, magnetometrs ir jūsu izvēlētais rīks. Tie svārstās no vienkāršā - to var viegli pagatavot savā virtuvē - līdz kompleksam, un progresīvākās ierīces ir regulāri pasažieri kosmosa izpētes misijās. Pirmo magnetometru izveidoja Karls Frīdrihs Gauss, kuru bieži dēvē par "matemātikas princi" un kurš 1833. gadā publicēja rakstu. aprakstot jaunu ierīci, kuru viņš sauca par "magnometru". Viņa dizains ir ļoti līdzīgs zemāk aprakstītajam vienkāršajam magnetometram, kuru jūs varat izveidot savā virtuve.

Tā kā tie ir ļoti jutīgi, magnetometrus var izmantot, lai atrastu arheoloģiskās vietas, dzelzs nogulsnes, kuģu vrakus un citas lietas, kurām ir magnētiskais paraksts. Magnetometru tīkls ap zemi pastāvīgi uzrauga Saules vēja nelielo ietekmi uz zemes magnētisko lauku un publicē datus K indeksā (sk. Resursi). Ir divi galvenie magnetometru veidi. Skalāri magnetometri mēra magnētiskā lauka stiprumu, bet vektoru magnetometri - kompasa virzienu.

Ir vienkāršs vektoru magnetometrs, kuru varat izgatavot pats. Stieņa magnēts, kas karājas pie vītnes, vienmēr būs vērsts uz ziemeļiem; atzīmējot tā vienu galu, mainoties magnētiskajam laukam, varat pamanīt nelielas variācijas. Pievienojot spoguli un gaismu, jūs varat veikt diezgan precīzus mērījumus un noteikt magnētisko vētru sekas (pilnīgas instrukcijas skatiet Suntrek saitē Resursi).

Sarežģītākos magnetometros, piemēram, kosmosa kuģos izmantotajos, magnētiskā lauka stipruma noteikšanai un noteikšanai tiek izmantotas dažādas metodes. Visbiežāk sastopamos magnetometrus sauc par cietvielu Hall efekta sensoriem. Šie sensori izmanto elektriskās strāvas īpašības, kuras ietekmē magnētiskā lauka klātbūtne, kas nedarbojas paralēli strāvas virzienam. Kad atrodas magnētiskais lauks, elektroni (vai to pretējie, elektronu caurumi vai abi) strāvā pulcējas vienā no vadošā materiāla pusēm. Kad tā nav, elektroni vai caurumi darbojas principā taisnā līnijā. To, kā magnētiskais lauks ietekmē elektronu vai caurumu kustību, var izmērīt un izmantot, lai noteiktu magnētiskā lauka virzienu. Hall efekta sensori rada arī spriegumu, kas ir proporcionāls magnētiskā lauka stiprumam, padarot tos gan par vektoru, gan ar skalāriem magnetometriem.

Ikdienā mēs bieži sastopamies ar magnetometriem, kaut arī jūs, iespējams, to nezināt, metāla detektoru veidā. Rokas metāla detektori, kurus izmanto dārgumu meklētāji un hobiji, izmanto Hall efektu, lai atrastu metāla priekšmetus. Izmantojot fenomenu, kas pazīstams kā fāzes nobīde, detektori var atšķirt metālus, mērot objekta pretestību vai induktivitāti (vadītspēju).