Como funciona um magnetômetro?

Quando você deseja descobrir a força ou a direção de um campo magnético, o magnetômetro é a ferramenta de sua escolha. Eles variam do simples - você pode fazer um na sua cozinha facilmente - ao complexo, e os dispositivos mais avançados são passageiros regulares em missões de exploração espacial. O primeiro magnetômetro foi criado por Carl Friedrich Gauss, frequentemente chamado de "o Príncipe da Matemática" e que publicou um artigo em 1833 descrevendo um novo dispositivo que ele chamou de "magnômetro". Seu design é muito semelhante ao magnetômetro simples descrito abaixo, que você pode criar em seu cozinha.

Por serem muito sensíveis, os magnetômetros podem ser usados ​​para localizar sítios arqueológicos, depósitos de ferro, naufrágios e outras coisas que tenham uma assinatura magnética. Uma rede de magnetômetros ao redor da Terra monitora constantemente os efeitos diminutos do vento solar no campo magnético da Terra e publica os dados no índice K (consulte Recursos). Existem dois tipos básicos de magnetômetros. Os magnetômetros escalares medem a força de um campo magnético, enquanto os magnetômetros vetoriais medem a direção da bússola.

Existe um magnetômetro vetorial simples que você mesmo pode fazer. Uma barra magnética, pendurada em um fio, sempre apontará para o norte; marcando uma extremidade dele, você pode detectar pequenas variações conforme o campo magnético muda. Ao adicionar um espelho e luz, você pode fazer medições bastante precisas e detectar os efeitos das tempestades magnéticas (para obter instruções completas, consulte o link Suntrek em Recursos).

Os magnetômetros mais complicados, como os usados ​​em espaçonaves, usam uma variedade de métodos para detectar a força e a detecção do campo magnético. Os magnetômetros mais comuns são chamados de sensores de efeito Hall de estado sólido. Esses sensores usam propriedades de corrente elétrica que são afetadas pela presença de um campo magnético que não corre paralelo à direção da corrente. Quando há um campo magnético presente, os elétrons (ou seu oposto, buracos de elétrons ou ambos) na corrente se reúnem em um lado do material condutor. Quando está ausente, os elétrons ou lacunas correm basicamente em linha reta. A maneira como um campo magnético afeta o movimento dos elétrons ou buracos pode ser medida e usada para determinar a direção de um campo magnético. Os sensores de efeito Hall também produzem uma tensão proporcional à intensidade do campo magnético, tornando-os magnetômetros vetoriais e escalares.

Freqüentemente encontramos magnetômetros em nossa vida diária, embora você possa não saber, na forma de detectores de metal. Detectores de metal portáteis usados ​​por caçadores de tesouro e amadores usam o Efeito Hall para localizar objetos metálicos. Usando um fenômeno conhecido como mudança de fase, os detectores podem diferenciar os metais medindo a resistência ou indutância (condutividade) do objeto.