Як працює магнітометр?

Коли ви хочете з'ясувати силу або напрямок магнітного поля, магнітометр - це ваш вибір інструменту. Вони варіюються від простих - ви можете зробити їх на своїй кухні легко - до складних, а більш досконалі пристрої - це регулярні пасажири, які виконують місії з вивчення космосу. Перший магнітометр був створений Карлом Фрідріхом Гаусом, якого часто називають "принцом математики" і який опублікував статтю в 1833 році описуючи новий прилад, який він назвав "магнітометром". Його конструкція дуже схожа на простий магнітометр, описаний нижче, який ви можете створити у своєму кухня.

Оскільки вони дуже чутливі, магнітометри можна використовувати для пошуку археологічних розкопок, родовищ заліза, корабельних аварій та інших речей, що мають магнітний підпис. Мережа магнітометрів навколо Землі постійно відстежує найменші впливи сонячного вітру на магнітне поле Землі та публікує дані про К-індекс (див. Ресурси). Існує два основних типи магнітометрів. Скалярні магнітометри вимірюють силу магнітного поля, тоді як векторні магнітометри - напрямок компаса.

Існує простий векторний магнітометр, який ви можете зробити самостійно. Барний магніт, що звисає з нитки, завжди буде вказувати на північ; позначивши один його кінець, ви можете помітити невеликі зміни, коли змінюється магнітне поле. Додавши дзеркало та світло, ви можете провести досить точні вимірювання та виявити вплив магнітних бур (для отримання повних інструкцій див. Посилання Suntrek у Ресурсах).

Більш складні магнітометри, такі як ті, що використовуються на космічних кораблях, використовують різноманітні методи для виявлення напруженості та виявлення магнітного поля. Найпоширенішими магнітометрами називають твердотільні датчики Холла. Ці датчики використовують властивості електричного струму, на які впливає наявність магнітного поля, яке не проходить паралельно напрямку струму. Коли присутнє магнітне поле, електрони (або їх протилежні електронні дірки або обидва) у струмі збираються з одного боку провідного матеріалу. Коли він відсутній, електрони або дірки проходять в основному по прямій. Спосіб впливу магнітного поля на рух електронів або дірок може бути виміряний і використаний для визначення напрямку магнітного поля. Датчики ефекту Холла також виробляють напругу, пропорційну напруженості магнітного поля, роблячи їх одночасно векторними та скалярними магнітометрами.

У своєму повсякденному житті ми часто стикаємося з магнітометрами, хоча ви, можливо, цього не знаєте, у вигляді металошукачів. Ручні металошукачі, що використовуються шукачами скарбів та любителями, використовують Ефект Холла для виявлення металевих предметів. Використовуючи явище, відоме як фазовий зсув, детектори можуть розрізняти метали, вимірюючи опір або індуктивність (провідність) об’єкта.