Hoe gemakkelijk, met behulp van standaard DIY apparatuur meet de sterkte van een magnetisch veld gegenereerd door een permanente magneet?
Beperking van de “losse taal” van het bovenstaande:
sterkte van magnetisch veld: ofwel fluxdichtheid B op een bepaald punt ten opzichte van de magneet of magnetische flux Φ B over een gebied dat wordt omsloten door een lus van draad – wat het gemakkelijkst te meten is, een van beide is prima.
standaard doe-het-zelf-uitrusting: veelgebruikte huishoudelijke artikelen, rudimentair knutselgereedschap. Soldeergereedschap, multimeter, eenvoudige elektronische onderdelen of misschien een gemakkelijk te maken veerkrachtmeter – alles van deze klasse van complexiteit.
De meetafstand is zodanig dat het veld gemakkelijk kan worden opgemerkt door middel van de eenvoudigste methoden, bijv. een andere magneet die in de hand wordt gehouden, oefent waarneembare kracht uit – een afstand van hoogstens 5 cm.
De meting hoeft niet erg nauwkeurig te zijn – een fout in de orde van grootte van 50% is heel acceptabel. Eenvoud heeft de voorkeur boven nauwkeurigheid .
Rationale: proberen in te schatten welke spoel ik nodig heb om voldoende stroom te genereren om een LED te laten branden met een wrijvingsloze generator op basis van die magneet (wetende bewegingssnelheid van de magneet en locatie van de spoel ten opzichte van het pad van de magneet). Als je andere eenvoudige methoden kent om dat te doen (zonder dat je het veld hoeft te meten), zijn ze ook zeer welkom.
Opmerkingen
- Een magnetisch kompas zal oscilleren voordat het zichzelf uitlijnt met een magnetisch veld. Het kwadraat van de frequentie is evenredig met de veldsterkte. Zoek de sterkte en dip van het aardveld in uw omgeving op en gebruik de horizontale component om te kalibreren uw kompas.
Antwoord
Voor wat het is waarde: http://www.coolmagnetman.com/magmeter.htm – een zelfgemaakt apparaat gebaseerd op een Hall-effectapparaat – voor ongeveer $ 40.
Reacties
- Dat ‘ best aardig is – ik ‘ Ik accepteer het als niemand iets bedenkt dat nog eenvoudiger is.
Antwoord
De gemakkelijkste methode is om een magnetisch kompas op een van de symmetrieassen van de magneet, en richt het kompas en de magneet zodanig dat het veld van de magneet loodrecht op de aarde staat. Dan is de tangens van de afbuigingshoek gelijk aan de verhouding van de velden.
Opmerkingen
- Dat ‘ s handig, hoewel waarschijnlijk beter geschikt voor zwakkere velden. Toch – om de absolute waarde van het veld uit de verhouding te weten, zou ik de lokale sterkte van het aardmagnetisch veld ‘ moeten kennen. Hoe zou ik het vinden?
Antwoord
De gemakkelijkste manier om een geschikte spoel te maken is experimenteel. Wat je tenslotte wilt, is geen nauwkeurige meting van de magneet, maar alles wat je wilt is de benodigde elektriciteit opwekken voor je LED en daar heb je geen wiskunde voor nodig. Maak gewoon een spoel die voldoet aan je geometrie uit een paar draad met een redelijke weerstand. In dit geval schat ik dat een spoel met een weerstand van ongeveer 1-10 Ohm je daar waarschijnlijk zal brengen. Voeg bochten toe en kijk of de LED visueel helderder wordt. Blijf toevoegen totdat je tevreden bent met het resultaat. grotere spoel levert een inferieur resultaat op, draai een paar keer weg totdat je gelukkig bent …
De laatste keer dat ik zoiets deed, bracht mijn intuïtie me binnen 10% van het vereiste resultaat … zonder enige berekening. En hoe krijg je zon intuïtie? Door een stuk draad vast te pakken en te proberen tot wat je wilt, werkt zoals je wilt! Na een tijdje zul je redelijk goed worden in het inschatten van hoe je deze dingen moet aanpakken.
Nu … dat is niet wat een ingenieur zal doen, maar dat is zo ongeveer wat een exp erimenteel fysicus zal het doen voor een niet-kritische toepassing als deze.
Antwoord
Theoretische achtergrond
Als het is voldoende om de magneetsterkte te meten in relatieve eenheden – in termen van $ g $ “force”, dan is hier een zeer gemakkelijke methode.
Plak kleine magneten in een lange rechte lijn, leg deze op een tafel en duw die lijn langzaam naar voren over de tafelrand, totdat op een bepaald moment N-th de integriteit van de magneetketting zal breken, en eerst N magneten zullen door de zwaartekracht op de grond vallen.
Schemas:
De belangrijkste vergelijking die we hier zullen oplossen is het feit dat nabij het “breekpunt” het koppel van de naar beneden vallende COM gelijk is aan een koppel van 1 magneetkubus trekkracht:
$$ NmgL = \ frac {d} {2} ma $$ , ter vervanging van $$ L = \ frac {dN} {2 } $$ en oplossen voor $ a $ , geeft: $$ a = N ^ 2g $$
Dit betekent dat voor het evalueren van de trekkracht van het magnetische veld in termen van $ g $ , u slechts het minimum aantal magnetische kubussen hoeft te tellen dat nodig is om laat ze vallen (term $ N $ in vergelijking)!
Experimentele evaluatie
Voor neodymiummagneten, i “heb gemeten dat $ N = 23 $ , dit betekent dat neodymiummagneten een trekkracht hebben die gelijk is aan $ 529 g $ kracht.
Volgens deze specificatie van neodymium magneten voor vissen:
Mijn voorspelde theoretische fout in de magneetsterkte is slechts $ \ pm 0.2 $ %
Hoop dat het helpt!