Kuinka helposti käyttämällä tavallista DIY laitteet mittaavat kestomagneetin tuottaman magneettikentän voimakkuuden?
Pienentämällä yllä olevan ”löysää kieltä”:
magneettikentän voimakkuus: joko vuon tiheys B tietyssä pisteessä suhteessa magneettiin tai magneettivuon Φ B alueelta, jonka ympäröi lankasta tehty silmukka – kumpi tahansa on helpompi mitata, kumpikaan niistä on hieno.
tavalliset DIY-laitteet: yleisesti löydetyt taloustavarat, alkeelliset tinkering-työkalut. Juotostyökalut, yleismittari, yksinkertaiset elektroniset osat tai ehkä helppo valmistaa jousipohjainen dynamometri – mikä tahansa tästä monimutkaisuudesta.
Mittausetäisyys on sellainen, että kenttä on helposti havaittavissa yksinkertaisimmilla menetelmillä, esim. toinen kädessä pidettävä magneetti aiheuttaa havaittavaa voimaa – korkeintaan 5 cm: n etäisyys.
Mittauksen ei tarvitse olla kovin tarkka – 50%: n virhe on melko hyväksyttävä. Yksinkertaisuus on parempi kuin tarkkuus .
Perustelut: yritetään arvioida mitä kelaa tarvitsen tuottaa riittävän määrän tehoa LEDin sytyttämiseen kitkattomalla generaattorilla kyseisen magneetin perusteella (tietäen magneetin liikkumisnopeuden ja kelan sijainnin suhteessa magneetin polku). Jos tiedät muita yksinkertaisia menetelmiä (ilman kentän mittaamista), ne ovat myös erittäin tervetulleita.
Kommentit
- Magneettikompassi värähtelee ennen kuin se kohdistuu magneettikenttään. Taajuuden neliö on verrannollinen kentän voimakkuuteen. Etsi alueesi maapallokentän voimakkuus ja syvyys ja kalibroi vaakakomponentin avulla kompassisi.
Vastaa
Mihin se ” arvoinen: http://www.coolmagnetman.com/magmeter.htm – Hall-efektilaitteeseen perustuva kotitekoinen laite – noin 40 dollaria.
Kommentit
- Että ' on aika mukavaa – I ' Hyväksyn, jos kukaan ei keksi jotain vielä yksinkertaisempaa.
Vastaa
Helpoin tapa on laittaa magneettikompassi yhdellä magneetin symmetria-akselista ja suuntaa kompassi ja magneetti siten, että magneetin kenttä on kohtisuorassa maan kanssa. Tällöin taipumakulman tangentti on yhtä suuri kuin kenttien suhde.
Kommentit
- Että ' s näppärä, vaikkakin todennäköisesti parempi panos heikommille kentille. Silti – tietääkseni kentän absoluuttisen arvon suhteesta, minun pitäisi tietää maan ' s magneettikentän paikallinen vahvuus. Miten löydän sen?
Vastaus
Helpoin tapa tehdä sopiva kela on kokeellinen. Loppujen lopuksi se, mitä haluat, ei ole magneetin tarkkuusmittaus, mutta kaikki mitä haluat on tuottaa tarvittavaa sähköä LED: lle, etkä tarvitse siihen matematiikkaa. Tee vain kela, joka täyttää geometrianne joistakin johto kohtuullisella vastuksella. Tässä tapauksessa arvioisin, että kela, jonka vastus on noin 1-10 Ohm, todennäköisesti vie sinut sinne. Lisää käännöksiä ja katso, tuleeko LED visuaalisesti kirkkaammaksi. Jatka lisäämistä, kunnes olet tyytyväinen tulokseen. Jos Suurempi kela tuottaa huonomman tuloksen, ota muutamia käännöksiä poispäin, kunnes olet onnellinen …
Viime kerralla kun tein jotain tällaista, intuitiosi sai minut 10 prosenttiin vaaditusta tuloksesta … ilman mitään Ja miten saat tällaisen intuition? Tarttumalla palaan lankaan ja yrittämällä, kunnes haluamasi toimii haluamallasi tavalla! Jonkin ajan kuluttua saat melko hyvin arvioida, miten edetä näissä asioissa.
Nyt … insinööri ei tee sitä, mutta se on melkein mitä exp erimentaalinen fyysikko tekee tällaiselle ei-kriittiselle sovellukselle.
Vastaa
Teoreettinen tausta
Jos se riittää mittaamaan magneetin voimakkuuden suhteellisissa yksiköissä – $ g $ ”force”, tässä on erittäin helppo menetelmä.
Kiinnitä pienet magneetit pitkään suoraan, laita se pöydälle ja työnnä viiva hitaasti eteenpäin pöydän reunan yli, kunnes jossakin N-th magneettiketjun eheys rikkoutuu ja ensin N magneettia putoaa maahan painovoiman vuoksi.
Kaaviot:
Tärkein yhtälö, jonka ratkaistaan tässä, on se, että lähellä ”murtumiskohtaa” COM: n vääntömomentti on yhtä suuri kuin yhden magneettikuution vetovoiman momentti:
$$ NmgL = \ frac {d} {2} ma $$ , korvaamalla $$ L = \ frac {dN} {2 } $$ ja ratkaisemalla $ a $ , saadaan: $$ a = N ^ 2g $$
Tämä tarkoittaa, että magneettikentän vetovoiman arvioimiseksi $ g $ on vain laskettava vähintään magneettikuutio, joka tarvitaan pudota ne alas (termi $ N $ yhtälössä)!
Kokeellinen arviointi
Neodyymimagneeteille i ”Olemme mitanneet, että $ N = 23 $ , tämä tarkoittaa, että neodyymimagneettien vetovoima on yhtä suuri 529 g $ voimaan.
Näiden neodyymimagneettimääritelmien mukaan:
Ennustettu teoreettinen magneettivahvuusvirhe on vain $ \ pm 0,2 $ %
Toivottavasti auttaa!