Magnetometer ทำงานอย่างไร?

เมื่อคุณต้องการหาความแรงหรือทิศทางของสนามแม่เหล็ก เครื่องวัดความเข้มข้นของสนามแม่เหล็กคือเครื่องมือที่คุณเลือก มีตั้งแต่แบบธรรมดา - คุณสามารถสร้างมันในห้องครัวของคุณได้อย่างง่ายดาย - ไปจนถึงที่ซับซ้อน และอุปกรณ์ขั้นสูงเพิ่มเติมคือผู้โดยสารประจำในภารกิจสำรวจอวกาศ เครื่องวัดค่าความเข้มข้นของสนามแม่เหล็กเครื่องแรกสร้างขึ้นโดยคาร์ล ฟรีดริช เกาส์ ซึ่งมักถูกเรียกว่า "เจ้าชายแห่งคณิตศาสตร์" และเป็นผู้ตีพิมพ์บทความในปี พ.ศ. 2376 อธิบายอุปกรณ์ใหม่ที่เขาเรียกว่า "แม็กโนมิเตอร์" การออกแบบของเขาคล้ายกับเครื่องวัดความเข้มข้นของสนามแม่เหล็กอย่างง่ายที่อธิบายไว้ด้านล่าง ซึ่งคุณสามารถสร้างได้ใน ครัว.

เนื่องจากมีความละเอียดอ่อนมาก จึงสามารถใช้เครื่องวัดความเข้มข้นของสนามแม่เหล็กเพื่อค้นหาแหล่งโบราณคดี แหล่งแร่เหล็ก ซากเรืออับปาง และสิ่งอื่น ๆ ที่มีลายเซ็นแม่เหล็ก เครือข่ายเครื่องวัดความเข้มข้นของสนามแม่เหล็กทั่วโลกจะคอยตรวจสอบผลกระทบของลมสุริยะที่มีต่อสนามแม่เหล็กของโลกอย่างต่อเนื่องและเผยแพร่ข้อมูลบนดัชนี K (ดูแหล่งข้อมูล) แมกนีโตมิเตอร์มีสองประเภทพื้นฐาน เครื่องวัดค่าความเข้มข้นของสนามแม่เหล็กแบบสเกลาร์จะวัดความแรงของสนามแม่เหล็ก ในขณะที่เครื่องวัดค่าความเข้มข้นของสนามแม่เหล็กแบบเวกเตอร์จะวัดทิศทางของเข็มทิศ

มีเครื่องวัดสนามแม่เหล็กแบบเวกเตอร์ง่ายๆ ที่คุณสามารถทำเองได้ แท่งแม่เหล็กที่ห้อยลงมาจากด้ายจะชี้ไปทางทิศเหนือเสมอ โดยการทำเครื่องหมายที่ปลายด้านหนึ่ง คุณจะเห็นความผันแปรเล็กน้อยเมื่อสนามแม่เหล็กเปลี่ยนแปลง ด้วยการเพิ่มกระจกและแสง คุณสามารถทำการวัดที่แม่นยำและตรวจจับผลกระทบของพายุแม่เหล็กได้ (สำหรับคำแนะนำทั้งหมด โปรดดูที่ลิงก์ Suntrek ในแหล่งข้อมูล)

เครื่องวัดค่าความเข้มข้นของสนามแม่เหล็กที่ซับซ้อนกว่า เช่น ที่ใช้ในยานอวกาศ ใช้วิธีการที่หลากหลายในการตรวจจับความแรงของสนามแม่เหล็กและการตรวจจับ เครื่องวัดค่าความเข้มข้นของสนามแม่เหล็กที่พบบ่อยที่สุดเรียกว่าเซ็นเซอร์ Solid-State Hall Effect เซ็นเซอร์เหล่านี้ใช้คุณสมบัติของกระแสไฟฟ้าที่ได้รับผลกระทบจากสนามแม่เหล็กที่ไม่วิ่งขนานกับทิศทางของกระแส เมื่อมีสนามแม่เหล็ก อิเล็กตรอน (หรือตรงข้ามกัน รูอิเล็กตรอน หรือทั้งสองอย่าง) ในกระแสจะรวมตัวกันที่ด้านหนึ่งของวัสดุนำไฟฟ้า เมื่อไม่มีอิเล็กตรอนหรือรูวิ่งเป็นเส้นตรงโดยทั่วไป วิธีที่สนามแม่เหล็กส่งผลต่อการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนหรือรูสามารถวัดและใช้เพื่อกำหนดทิศทางของสนามแม่เหล็กได้ เซ็นเซอร์ Hall Effect ยังผลิตแรงดันไฟฟ้าที่เป็นสัดส่วนกับความแรงของสนามแม่เหล็ก ทำให้เป็นทั้งเครื่องวัดค่าสนามแม่เหล็กไฟฟ้าแบบเวกเตอร์และแบบสเกลาร์

เรามักพบเครื่องวัดความเข้มข้นของสนามแม่เหล็กในชีวิตประจำวันของเรา แม้ว่าคุณอาจไม่รู้ตัวก็ตาม ในรูปแบบของเครื่องตรวจจับโลหะ เครื่องตรวจจับโลหะแบบมือถือที่นักล่าสมบัติและมือสมัครเล่นใช้ Hall Effect เพื่อค้นหาวัตถุที่เป็นโลหะ การใช้ปรากฏการณ์ที่เรียกว่า Phase shifting เครื่องตรวจจับสามารถแยกความแตกต่างระหว่างโลหะได้โดยการวัดความต้านทานหรือการเหนี่ยวนำ (การนำไฟฟ้า) ของวัตถุ