Hur man enkelt använder standard DIY utrustning mäta styrkan hos magnetfältet som genereras av en permanentmagnet?
Begränsning av det ”lösa språket” i ovanstående:
styrka av magnetfältet: antingen flödestäthet B vid en given punkt i förhållande till magneten eller magnetflödet Φ B över området som är inneslutet av en slinga gjord av tråd – det som är lättast att mäta, någon av dessa är bra.
standard DIY-utrustning: vanligt förekommande hushållsartiklar, rudimentära tinkering-verktyg. Lödverktyg, multimeter, enkla elektroniska delar, eller kanske en lätt att göra fjäderbaserad dynamometer – något av denna klass av komplexitet.
Mätavståndet är sådant att fältet lätt märks genom enklaste metoder, t.ex. en annan magnet som hålls i handen utövar märkbar kraft – högst kanske 5 cm avstånd.
Mätningen behöver inte vara mycket exakt – fel i storleksordningen 50% är helt acceptabelt. Enkelhet föredras framför noggrannhet .
Motivering: försöker uppskatta vilken spole jag behöver för att generera tillräcklig mängd kraft för att tända en lysdiod med en friktionsfri generator baserat på magneten (vet magnets rörelsehastighet och spolens läge i förhållande till magnetens väg). Om du känner till andra enkla metoder för att göra det (utan att behöva mäta fältet) är de också mycket välkomna.
Kommentarer
- En magnetkompass kommer att svänga innan den riktar sig in med ett magnetfält. Frekvensen av frekvensen är proportionell mot fältstyrkan. Slå upp styrkan och doppet i jordfältet i ditt område och använd den horisontella komponenten för att kalibrera din kompass.
Svar
För vad det är worth: http://www.coolmagnetman.com/magmeter.htm – en hemgjord enhet baserad på en Hall-effekt-enhet – för ungefär $ 40.
Kommentarer
- Att ' är ganska trevligt – jag ' Jag accepterar om ingen kommer på något ännu enklare.
Svar
Den enklaste metoden är att sätta en magnetisk kompass på en av magnetsymmetriaxlarna och orientera kompassen och magneten så att magnetfältet är vinkelrätt mot jordens. Då är avböjningsvinkelns tangent lika med förhållandet mellan fälten.
Kommentarer
- Att ' s snyggt, men förmodligen bättre lämpad för svagare fält. Fortfarande – för att känna till fältets absoluta värde från förhållandet borde jag känna jordens lokala styrka ' s magnetfält. Hur skulle jag kunna hitta det?
Svar
Det enklaste sättet att skapa en lämplig spole är experimentell. När allt kommer omkring, vad du vill är inte en precisionsmätning av magneten, men allt du vill är att generera nödvändig elektricitet för din LED och du behöver inte någon matematik för det. Gör helt enkelt en spole som uppfyller din geometri av några tråd med rimligt motstånd. I det här fallet skulle jag uppskatta att en spole med cirka 1-10 Ohm motstånd antagligen kommer att komma dit. Lägg till svängar och se om lysdioden blir visuellt ljusare. Fortsätt lägga tills du är nöjd med resultatet. Om större spole ger ett sämre resultat, ta några varv tills du är nöjd …
Förra gången jag gjorde något liknande så fick min intuition mig inom 10% av det erforderliga resultatet … utan något och hur får du en sådan intuition? Genom att ta tag i en bit tråd och försöka tills det du vill fungerar som du vill ha det! Efter en tid kommer du att bli ganska bra på att uppskatta hur du ska gå till dessa saker.
Nu … det är inte vad en ingenjör kommer att göra, men det är ganska mycket en exp erimentalfysiker kommer att göra för en icke-kritisk applikation som denna.
Svar
Teoretisk bakgrund
Om det räcker för att mäta magnetstyrka i relativa enheter – i termer av $ g $ ”kraft”, så här är en mycket enkel metod.
Stick in små magneter i en lång rak linje, lägg den på ett bord och skjut långsamt linjen framåt över bordskanten tills någon N-th magnetkedjans integritet går sönder och först N-magneter faller ner till marken på grund av tyngdkraften.Bildscheman:
Huvudekvationen som vi kommer att lösa här är det faktum att nära ”brytpunkten” är vridmomentet för COM som faller ner lika med vridmomentet på 1 magnetkubens dragkraft: = ”math-container”> $$ NmgL = \ frac {d} {2} ma $$ , istället för $$ L = \ frac {dN} {2 } $$ och lösning för $ a $ ger: $$ a = N ^ 2g $$
Detta innebär att för att utvärdera magnetfältets dragkraft i termer av $ g $ behöver du bara räkna minsta antal magnetkuber som krävs för att falla ner dem (term $ N $ i ekvation)!
Experimentell utvärdering
För neodymmagneter, jag ”har mätt att $ N = 23 $ , det betyder att neodymmagneter har dragkraft lika med till $ 529g $ kraft.
Enligt dessa fiske-neodymmagnetspecifikationer:
Mitt förutspådda teoretiska magnetstyrkefel är endast $ \ pm 0,2 $ %
Hoppas det hjälper!