Jak snadno, pomocí standardního DIY zařízení měří sílu magnetického pole generovaného permanentním magnetem?
Zúžení výše uvedeného „volného jazyka“:
síla magnetického pole: buď hustota toku B v daném bodě vzhledem k magnetu nebo magnetickému toku Φ B přes oblast uzavřenou smyčkou z drátu – podle toho, co bude snazší měřit, je jedno z nich v pořádku.
standardní vybavení pro vlastní potřebu: běžně používané předměty pro domácnost, základní drobné nástroje. Pájecí nástroje, multimetr, jednoduché elektronické součástky nebo snadný pružinový dynamometr – cokoli této třídy složitosti.
Vzdálenost měření je taková, že pole je snadno patrné pomocí nejjednodušších metod, např. jiný magnet držený v ruce vyvíjí znatelnou sílu – vzdálenost je možná maximálně 5 cm.
Měření nemusí být velmi přesné – chyba řádu 50% je docela přijatelná. Před přesností je upřednostňována jednoduchost .
Odůvodnění: pokusit se odhadnout, jakou cívku potřebuji k vygenerování dostatečného množství energie pro rozsvícení LED s generátorem bez tření založeným na tomto magnetu (znalost rychlosti pohybu magnetu a umístění cívky vzhledem k cesta magnetu). Pokud znáte jiné jednoduché metody, jak toho dosáhnout (bez nutnosti měření pole), jsou také velmi vítané.
Komentáře
- Magnetický kompas bude kmitat, než se zarovná s magnetickým polem. Čtverec frekvence je úměrný intenzitě pole. Vyhledejte sílu a pokles zemského pole ve vaší oblasti a pomocí horizontální komponenty proveďte kalibraci váš kompas.
Odpověď
K čemu to je hodnota: http://www.coolmagnetman.com/magmeter.htm – domácí zařízení založené na zařízení s Hallovým efektem – za přibližně 40 $.
Komentáře
- To ' je hezké – já ' Přijmu, pokud nikdo nepřijde s něčím ještě jednodušším.
Odpověď
Nejjednodušší metodou je dát magnetický kompas na jedné z os symetrie magnetu a orientujte kompas a magnet tak, aby pole magnetu bylo kolmé k zemským. Tečna úhlu vychýlení se potom rovná poměru polí.
Komentáře
- To ' s šikovný, i když pravděpodobně lépe vhodný pro slabší pole. Přesto – znát absolutní hodnotu pole z poměru, měl bych znát místní sílu zemského ' s magnetického pole. Jak bych to našel?
Odpověď
Nejjednodušší způsob, jak vytvořit vhodnou cívku, je experimentální. Koneckonců, to, co chcete, není přesné měření magnetu, ale vše, co chcete, je generovat potřebnou elektřinu pro vaši LED a nepotřebujete k tomu žádnou matematiku. Jednoduše vytvořte cívku, která vyhovuje vaší geometrii z některých drát s přiměřeným odporem. V tomto případě bych odhadoval, že se tam pravděpodobně dostanete cívkou s odporem přibližně 1-10Ohm. Přidejte otáčky a zkontrolujte, zda se LED vizuálně zesvětlí. Pokračujte v přidávání, dokud nebudete s výsledkem spokojeni. větší cívka vytváří horší výsledek, několikrát se otočte, dokud nebudete šťastní …
Když jsem naposledy něco takového udělal, moje intuice mě dostala do 10% požadovaného výsledku … bez jakéhokoli výpočet. A jak získáte takovou intuici? Uchopením kousku drátu a zkoušením, dokud to, co chcete, nebude fungovat tak, jak chcete! Po nějaké době budete celkem dobře odhadovat, jak v těchto věcech postupovat.
Nyní … to není to, co inženýr udělá, ale to je do značné míry exp erekční fyzik udělá pro nekritickou aplikaci, jako je tato.
Odpověď
Teoretické pozadí
Pokud stačí měřit sílu magnetu v relativních jednotkách – ve smyslu $ g $ „síla“, pak je zde velmi snadná metoda.
Nalepte malé magnety na dlouhou přímku, položte ji na stůl a pomalu tlačte tuto čáru přes okraj stolu, dokud se u N-th neporuší integrita magnetického řetězce a nejprve N magnetů spadne na zem v důsledku gravitace.
Schémata:
Hlavní rovnicí, kterou zde budeme řešit, je skutečnost, že poblíž „bodu zlomu“ se točivý moment COM klesající rovná točivému momentu 1 tažné síly magnetické kostky:
To znamená, že pro vyhodnocení trakční síly magnetického pole z hlediska $ g $ stačí spočítat minimum magnetických kostek potřebných k padnout dolů (výraz $ N $ v rovnici)!
Experimentální vyhodnocení
U neodymových magnetů „Změřili jsme, že $ N = 23 $ , to znamená, že neodymové magnety mají tažnou sílu rovnou na 529 g $ síla.
Podle těchto specifikací lovných neodymových magnetů:
Moje předpokládaná teoretická chyba síly magnetu je pouze $ \ pm 0,2 $ %
Doufám, že to pomůže!