Hvordan enkelt, ved hjelp av standard DIY utstyr måle styrken til magnetfeltet som genereres av en permanent magnet?
Å begrense det «løse språket» til det ovennevnte:
styrke på magnetfeltet: enten flytdensitet B på et gitt punkt i forhold til magneten eller magnetiske flux Φ B over området lukket av en løkke laget av ledning – det som er enklest å måle, er noe av det bra.
standard DIY-utstyr: vanlig husholdningsartikler, rudimentære tinkerverktøy. Loddeverktøy, multimeter, enkle elektroniske deler, eller kanskje et lett å lage fjærbasert dynamometer – noe av denne klassen av kompleksitet.
Måleavstanden er slik at feltet lett merkes gjennom enkleste metoder f.eks. en annen magnet som holdes i hånden utøver merkbar kraft – avstand på kanskje maksimalt 5 cm unna.
Målingen trenger ikke å være veldig nøyaktig – feilrekkefølge på 50% er ganske akseptabelt. Enkelhet foretrekkes fremfor nøyaktighet .
Begrunnelse: prøver å estimere hvilken spole jeg trenger for å generere tilstrekkelig mengde kraft for å tenne en LED med en friksjonsfri generator basert på den magneten (vite magnetens bevegelseshastighet og plassering av spolen i forhold til stien til magneten). Hvis du kjenner andre enkle metoder for å gjøre det (uten behov for å måle feltet), er de også hjertelig velkomne.
Kommentarer
- Et magnetisk kompass vil svinge før det tilpasser seg et magnetfelt. Kvadratet til frekvensen er proporsjonalt med feltstyrken. Slå opp styrken og nedgangen i jordfeltet i ditt område og bruk den horisontale komponenten til å kalibrere kompasset ditt.
Svar
For hva det er verdt: http://www.coolmagnetman.com/magmeter.htm – en hjemmelaget enhet basert på en Hall-effekt-enhet – for omtrent $ 40.
Kommentarer
- At ' er ganske hyggelig – jeg ' Jeg godtar hvis ingen kommer på noe enda enklere.
Svar
Den enkleste metoden er å sette en magnetkompass på en av magnetens symmetriakser, og orienter kompasset og magneten slik at magnetfeltet er vinkelrett på jorden. Da er tangensen til avbøyningsvinkelen lik forholdet mellom feltene.
Kommentarer
- At ' s pent, men sannsynligvis bedre egnet for svakere felt. Fortsatt – for å kjenne den absolutte verdien av feltet fra forholdet, bør jeg vite den lokale styrken til jorden ' s magnetfelt. Hvordan vil jeg gå fram for å finne den?
Svar
Den enkleste måten å lage en passende spole på er eksperimentell. Det du vil ha, er ikke en presisjonsmåling av magneten, men alt du vil er å generere nødvendig strøm til LED-en din, og du trenger ikke matematikk for det. Bare lag en spole som tilfredsstiller geometrien din av noen ledning med rimelig motstand. I dette tilfellet vil jeg anslå at en spole med rundt 1-10 Ohm motstand sannsynligvis vil komme deg dit. Legg til svinger og se om LED-en blir visuelt lysere. Fortsett å legge til du er fornøyd med resultatet. Hvis større spole gir et dårligere resultat, ta noen svinger bort til du er fornøyd …
Sist jeg gjorde noe sånt, fikk intuisjonen min innenfor 10% av det nødvendige resultatet … uten noe beregning. Og hvordan får du en slik intuisjon? Ved å ta et stykke ledning og prøve til det du vil fungere slik du vil ha det! Etter en tid vil du bli ganske flink til å estimere hvordan du skal gjøre om disse tingene.
Nå … det er ikke hva en ingeniør vil gjøre, men det er ganske mye en exp erimentalfysiker vil gjøre for en ikke-kritisk applikasjon som dette.
Svar
Teoretisk bakgrunn
Hvis det er nok til å måle magnetstyrke i relative enheter – når det gjelder $ g $ «force», så her er en veldig enkel metode.
Stick små magneter i en lang rett linje, legg den på et bord og skyv den linjen sakte fremover over bordkanten, til noen N-th magnetkjedens integritet vil bryte, og først N-magneter vil falle ned til bakken på grunn av tyngdekraften.
skjemaer:
Hovedligningen som vi skal løse her er det faktum at nær «bruddpunktet» tilsvarer dreiemomentet til COM som faller ned til dreiemomentet på 1 magnetkubens trekkraft:
$$ NmgL = \ frac {d} {2} ma $$ , og erstatter $$ L = \ frac {dN} {2 } $$ og løsning for $ a $ , gir: $$ a = N ^ 2g $$
Dette betyr at for å evaluere magnetfeltets trekkraft i form av $ g $ trenger du bare å telle minimum magnetiske kuber som kreves for fall dem ned (begrep $ N $ i ligning)!
Eksperimentell evaluering
For neodymmagneter, jeg «har målt at $ N = 23 $ , dette betyr at neodymmagneter har trekkraft lik til $ 529g $ styrke.
I henhold til disse fiske-spesifikasjonene for neodymmagneter:
Min forventede teoretiske magnetstyrkefeil er bare $ \ pm 0.2 $ %
Håper det hjelper!