Как работает магнитометр?

Если вы хотите определить силу или направление магнитного поля, вам подойдет магнитометр. Они варьируются от простых - вы можете легко сделать их на кухне - до сложных, а более продвинутые устройства являются постоянными пассажирами миссий по исследованию космоса. Первый магнитометр был создан Карлом Фридрихом Гауссом, которого часто называют «принцем математики», и который опубликовал статью в 1833 году. описывая новое устройство, он назвал «магнометр». Его конструкция очень похожа на описанный ниже простой магнитометр, который вы можете создать в своем кухня.

Поскольку они очень чувствительны, магнитометры могут использоваться для поиска археологических памятников, залежей железа, кораблекрушений и других вещей, имеющих магнитную подпись. Сеть магнитометров вокруг Земли постоянно отслеживает мельчайшие эффекты солнечного ветра на магнитное поле Земли и публикует данные о K-индексе (см. Ресурсы). Есть два основных типа магнитометров. Скалярные магнитометры измеряют силу магнитного поля, а векторные магнитометры измеряют направление по компасу.

Есть простой векторный магнитометр, который можно сделать самому. Барный магнит, свисающий с нити, всегда будет указывать на север; пометив один конец, вы можете заметить небольшие отклонения при изменении магнитного поля. Добавив зеркало и свет, вы можете проводить довольно точные измерения и обнаруживать эффекты магнитных бурь (полные инструкции см. По ссылке Suntrek в разделе «Ресурсы»).

Более сложные магнитометры, такие как те, что используются на космических кораблях, используют множество методов для определения напряженности магнитного поля и обнаружения. Наиболее распространенные магнитометры называются твердотельными датчиками Холла. Эти датчики используют свойства электрического тока, на которые влияет наличие магнитного поля, которое не проходит параллельно направлению тока. Когда присутствует магнитное поле, электроны (или их противоположность, электронные дырки или и то и другое) в токе собираются на одной стороне проводящего материала. Когда его нет, электроны или дырки движутся по прямой линии. То, как магнитное поле влияет на движение электронов или дырок, можно измерить и использовать для определения направления магнитного поля. Датчики на эффекте Холла также вырабатывают напряжение, пропорциональное силе магнитного поля, что делает их как векторными, так и скалярными магнитометрами.

Мы часто встречаем магнитометры в нашей повседневной жизни, хотя вы можете этого не знать, в виде металлоискателей. Ручные металлоискатели, используемые охотниками за сокровищами и любителями, используют эффект Холла для обнаружения металлических предметов. Используя явление, известное как фазовый сдвиг, детекторы могут различать металлы, измеряя сопротивление или индуктивность (проводимость) объекта.