Kako deluje magnetni meter?

Ko želite ugotoviti jakost ali smer magnetnega polja, je magnetometer vaše izbrano orodje. Segajo od preprostih - eno preprosto lahko naredite v kuhinji - do kompleksnih, bolj napredne naprave pa so redni potniki v misijah za raziskovanje vesolja. Prvi magnetometer je ustvaril Carl Friedrich Gauss, ki ga pogosto imenujejo "princ matematike" in je leta 1833 objavil članek opisuje novo napravo, ki jo je imenoval "magnometer". Njegova zasnova je zelo podobna spodnjemu preprostemu magnetometru, ki ga lahko ustvarite v svojem računalniku kuhinjo.

Ker so zelo občutljivi, lahko z magnetometri najdemo arheološka najdišča, nahajališča železa, brodolome in druge stvari, ki imajo magnetni podpis. Mreža magnetometrov okoli Zemlje neprestano spremlja minutne učinke sončnega vetra na zemeljsko magnetno polje in objavlja podatke o K-indeksu (glej Vire). Obstajata dve osnovni vrsti magnetometrov. Skalarni magnetometri merijo jakost magnetnega polja, vektorski magnetometri pa smer kompasa.

Obstaja preprost vektorski magnetometer, ki ga lahko naredite sami. Magnet, ki visi na niti, bo vedno usmerjen proti severu; če označite en njen konec, lahko opazite majhne razlike, ko se magnetno polje spreminja. Če dodate ogledalo in svetlobo, lahko izvedete dokaj natančne meritve in zaznate učinke magnetnih neviht (za popolna navodila glejte povezavo Suntrek v virih).

Bolj zapleteni magnetometri, kot so tisti, ki se uporabljajo na vesoljskih plovilih, uporabljajo različne metode za zaznavanje jakosti in detekcije magnetnega polja. Najpogostejši magnetometri se imenujejo polprevodniški senzorji Hall Effect. Ti senzorji uporabljajo lastnosti električnega toka, na katere vpliva prisotnost magnetnega polja, ki ne teče vzporedno s smerjo toka. Ko je prisotno magnetno polje, se elektroni (ali njihove nasprotne, elektronske luknje ali oboje) v toku zberejo na eni strani prevodnega materiala. Ko je ni, elektroni ali luknje tečejo v osnovi naravnost. Način, kako magnetno polje vpliva na gibanje elektronov ali lukenj, je mogoče izmeriti in uporabiti za določanje smeri magnetnega polja. Senzorji Hall Effect proizvajajo tudi napetost, ki je sorazmerna z jakostjo magnetnega polja, zaradi česar so vektorski in skalarni magnetometri.

V vsakdanjem življenju se pogosto srečujemo z magnetometri, čeprav tega morda ne veste, v obliki detektorjev kovin. Ročni detektorji kovin, ki jih uporabljajo lovci zakladov in hobiji, s pomočjo Hallovega efekta locirajo kovinske predmete. Z uporabo pojava, znanega kot fazni premik, lahko detektorji razlikujejo med kovinami z merjenjem upora ali induktivnosti (prevodnosti) predmeta.