Как определить силу магнитов

Загрузить PDF
Загрузить PDF

Магниты повсеместно используются в двигателях, динамо-машинах, холодильниках, кредитных и дебетовых карточках, различных электронных устройствах, например в звукоснимателях на электрогитарах, стереодинамиках, жестких дисках компьютеров. Магниты могут быть постоянными и состоять из естественных магнитных материалов (железа или сплавов), либо представлять собой электромагниты. В электромагнитах магнитное поле создается за счет пропускания электрического поля через проволочную катушку, обвитую вокруг железного сердечника. Существует несколько факторов, которые влияют на силу магнитного поля, и эту силу можно изменить несколькими способами. Эти факторы и способы описаны в данной статье.

Метод 1
Метод 1 из 3:

Определите факторы, которые влияют на силу магнитного поля

Загрузить PDF
  1. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/d\/da\/Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-1-Version-3.jpg\/v4-460px-Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-1-Version-3.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/d\/da\/Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-1-Version-3.jpg\/v4-728px-Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-1-Version-3.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"}
    Свойства магнита описываются следующими параметрами:
    • Коэрцитивная сила магнитного поля, обозначается как Hc. Это значение внешнего магнитного поля, при котором магнит можно размагнитить. Чем выше это значение, тем труднее размагнитить данный магнит.
    • Остаточная магнитная индукция, обозначается как Br. Это максимальная сила (индукция) магнитного поля, которую может создать магнит при отсутствии внешнего магнитного поля.
    • С индукцией магнитного поля связана максимальная плотность магнитного потока, которая обозначается как Bmax. Чем выше эта величина, тем мощнее данный магнит.
    • Температурный коэффициент остаточной магнитной индукции, который обозначается как Tcoef Br и измеряется в долях от градусов Цельсия, описывает, насколько уменьшается индукция магнитного поля при повышении температуры. Например, если Tcoef Br равен 0,1, это означает, что при повышении температуры магнита на 100 градусов Цельсия индукция магнитного поля уменьшается на 10 процентов.
    • Максимальная рабочая температура (обозначается как Tmax) представляет собой наибольшую температуру, при которой материал полностью сохраняет свои магнитные свойства. При температурах ниже Tmax магнит сохраняет свою силу. Если материал нагреть выше температуры Tmax, после охлаждения его сила уменьшится. Однако если материал нагреть выше его температуры Кюри, которая обозначается как Tcurie, он полностью размагнитится. [1]
  2. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/4\/4c\/Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-2-Version-3.jpg\/v4-460px-Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-2-Version-3.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/4\/4c\/Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-2-Version-3.jpg\/v4-728px-Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-2-Version-3.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"}
    Постоянные магниты обычно делают из следующих материалов:
    • Сплав неодима, железа и бора. Данный материал обладает самой высокой магнитной индукцией (12.800 гауссов), коэрцитивной силой магнитного поля (12.300 эрстедов) и максимальной плотностью магнитного потока (40). Также он характеризуется самыми низкими максимальной рабочей температурой и температурой Кюри (150 и 310 градусов Цельсия соответственно), его температурный коэффициент составляет -0,12.
    • Сплав самария с кобальтом занимает второе место по величине коэрцитивной силы магнитного поля, которая составляет 9.200 эрстедов. Он создает магнитную индукцию силой 10.500 гауссов и максимальную плотность магнитного потока 26. Его максимальная рабочая температура намного выше, чем у сплава неодима, железа и бора, и составляет 300 градусов Цельсия, а температура Кюри равна 750 градусов Цельсия. Температурный коэффициент данного слава составляет 0,04.
    • Альнико представляет собой сплав алюминия, никеля и кобальта. Его индукция магнитного поля (12.500 гауссов) близка к этой же характеристике сплава неодима, железа и бора, однако он имеет намного меньшую коэрцитивную силу магнитного поля (640 эрстедов) и, следовательно, более низкую максимальную плотность магнитного потока (5,5). По сравнению со сплавом самария и кобальта данный материал имеет более высокую максимальную рабочую температуру (540 градусов Цельсия) и температуру Кюри (860 градусов Цельсия). Его температурный коэффициент составляет 0,02.
    • Магниты из керамики и феррита имеют намного меньшие значения индукции магнитного поля и максимальной плотности магнитного потока, они составляют соответственно 3.900 гауссов и 3,5. Однако их коэрцитивная сила магнитного поля намного выше, чем у альнико, и составляет 3.200 эрстедов. Их максимальная рабочая температура аналогична сплаву самария с кобальтом, в то время как температура Кюри значительно ниже (460 градусов Цельсия). Температурный коэффициент данных материалов составляет -0,2, то есть с ростом температуры сила их магнитного поля уменьшается намного быстрее, чем у других материалов.
  3. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/a\/a2\/Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-3-Version-3.jpg\/v4-460px-Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-3-Version-3.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/a\/a2\/Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-3-Version-3.jpg\/v4-728px-Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-3-Version-3.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"}
    Чем больше витков приходится на единицу длины катушки, тем выше сила магнитного поля. Стандартные электромагниты снабжены довольно массивным сердечником из одного из описанных выше материалов, вокруг которого расположены крупные витки. Тем не менее, простой электромагнит легко сделать самому: достаточно взять гвоздь, обмотать его проволокой и подсоединить ее концы к батарейке с напряжением 1,5 вольта. [2]
  4. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/4\/4e\/Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-4-Version-4.jpg\/v4-460px-Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-4-Version-4.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/4\/4e\/Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-4-Version-4.jpg\/v4-728px-Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-4-Version-4.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"}
    Используйте для этого мультиметр . Чем выше ток, тем сильнее создаваемое им магнитное поле.
    • Еще одной единицей измерения силы магнитного поля в метрической системе служит ампер-виток. Эта величина определяет, насколько увеличивается сила магнитного поля при росте тока и/или числа витков.
    Реклама
Метод 2
Метод 2 из 3:

Оцените магнитное поле с помощью скрепок

Загрузить PDF
  1. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/b\/bc\/Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-5-Version-3.jpg\/v4-460px-Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-5-Version-3.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/b\/bc\/Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-5-Version-3.jpg\/v4-728px-Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-5-Version-3.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"}
    Для этого можно использовать одежную прищепку и бумажный или пластиковый стакан. Данный способ хорошо подходит для демонстрации действия магнитного поля школьникам младших классов.
    • С помощью скотча прикрепите один из длинных концов прищепки к дну стакана.
    • Поставьте стакан с прикрепленной к нему прищепкой на стол вверх дном.
  2. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/2\/24\/Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-6-Version-3.jpg\/v4-460px-Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-6-Version-3.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/2\/24\/Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-6-Version-3.jpg\/v4-728px-Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-6-Version-3.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"}
    Для этого можно просто отогнуть внешний край скрепки. На этот крючок вы подвесите другие скрепки.
  3. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/5\/59\/Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-7-Version-3.jpg\/v4-460px-Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-7-Version-3.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/5\/59\/Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-7-Version-3.jpg\/v4-728px-Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-7-Version-3.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"}
    Приложите изогнутую крючком скрепку к одному из полюсов магнита. При этом изогнутое крючком место должно свободно свисать вниз. Подвесьте к крючку другие скрепки. Продолжайте добавлять скрепки, пока под их весом крючок не оторвется от магнита и все скрепки упадут на стол.
  4. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/2\/2d\/Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-8-Version-3.jpg\/v4-460px-Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-8-Version-3.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/2\/2d\/Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-8-Version-3.jpg\/v4-728px-Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-8-Version-3.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"}
    Отметьте количество скрепок, при котором крючок оторвался от магнита. После того как вы добавите достаточно скрепок и верхняя скрепка оторвется от магнита, аккуратно подсчитайте число скрепок, при котором это произошло, и запишите его.
  5. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/7\/75\/Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-9-Version-3.jpg\/v4-460px-Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-9-Version-3.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/7\/75\/Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-9-Version-3.jpg\/v4-728px-Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-9-Version-3.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"}
    Прикрепите к полюсу магнита три небольших полоски изоляционной ленты и снова подвесьте изогнутую крючком скрепку.
  6. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/f\/f4\/Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-10-Version-3.jpg\/v4-460px-Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-10-Version-3.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/f\/f4\/Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-10-Version-3.jpg\/v4-728px-Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-10-Version-3.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"}
    Повторите предыдущую процедуру и подвесьте к крючку скрепки, так чтобы в конце концов они вновь оторвались от магнита и упали на стол.
  7. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/1\/18\/Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-11-Version-3.jpg\/v4-460px-Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-11-Version-3.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/1\/18\/Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-11-Version-3.jpg\/v4-728px-Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-11-Version-3.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"}
    Кроме числа скрепок запишите также количество полосок изоляционной ленты, которые вы наклеили на полюс магнита.
  8. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/b\/ba\/Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-12-Version-3.jpg\/v4-460px-Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-12-Version-3.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/b\/ba\/Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-12-Version-3.jpg\/v4-728px-Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-12-Version-3.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"}
    Повторите предыдущий шаг несколько раз со все б о льшим количеством полосок изоляционной ленты. Каждый раз записывайте число скрепок, при котором они отрываются от магнита, и количество полосок изоляционной ленты. По мере увеличения числа полосок для отрыва от магнита будет требоваться все меньше скрепок.
    Реклама
Метод 3
Метод 3 из 3:

Измерьте магнитное поле гауссметром

Загрузить PDF
  1. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/d\/df\/Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-13-Version-3.jpg\/v4-460px-Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-13-Version-3.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/d\/df\/Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-13-Version-3.jpg\/v4-728px-Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-13-Version-3.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"}
    Это можно сделать с помощью гауссметра, который называют также магнитометром или детектором ЭДС (электродвижущей силы). Это ручной прибор, который позволяет измерить силу и направление магнитного поля. Гауссметр можно приобрести в магазине электроники, он прост в использовании. Данный метод подходит для демонстрации действия магнитного поля школьникам старших классов и студентам. Для начала проделайте следующее:
    • Выставьте максимальное значение напряжения 10 вольт, DC (постоянный ток).
    • Отметьте показания на дисплее прибора, когда он находится в стороне от магнита. Это будет базовое, или исходное напряжение V0.
  2. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/8\/81\/Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-14-Version-3.jpg\/v4-460px-Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-14-Version-3.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/8\/81\/Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-14-Version-3.jpg\/v4-728px-Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-14-Version-3.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"}
    На некоторых гауссметрах этот зонд, так называемый датчик Холла, встроен в интегральную микросхему, и им следует прикоснуться к полюсу магнита. [3]
  3. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/8\/86\/Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-15-Version-3.jpg\/v4-460px-Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-15-Version-3.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/8\/86\/Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-15-Version-3.jpg\/v4-728px-Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-15-Version-3.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"}
    Это напряжение будет больше или меньше предыдущего значения, в зависимости от того, к какому полюсу магнита вы прикоснетесь датчиком Холла. Если напряжение возросло, это значит, что вы поднесли зонд к северному полюсу магнита. Если напряжение уменьшилось, значит, вы прикоснулись к южному полюсу магнита.
  4. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/7\/7d\/Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-16-Version-3.jpg\/v4-460px-Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-16-Version-3.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/7\/7d\/Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-16-Version-3.jpg\/v4-728px-Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-16-Version-3.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"}
    Найдите разницу между первоначальным и последующим значениями напряжения. Если датчик откалиброван в милливольтах, поделите значение на 1.000, чтобы перевести милливольты в вольты.
  5. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/b\/ba\/Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-17-Version-3.jpg\/v4-460px-Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-17-Version-3.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/b\/ba\/Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-17-Version-3.jpg\/v4-728px-Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-17-Version-3.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"}
    Например, если чувствительность датчика составляет 5 милливольтов на гаусс, следует поделить на 5. При чувствительности 10 милливольтов на гаусс необходимо поделить результат на 10. Полученное значение будет соответствовать индукции (силе) магнитного поля в гауссах.
  6. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/a\/a1\/Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-18-Version-2.jpg\/v4-460px-Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-18-Version-2.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/a\/a1\/Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-18-Version-2.jpg\/v4-728px-Determine-the-Strength-of-Magnets-Step-18-Version-2.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"}
    Помещайте датчик на разном расстоянии от магнитного полюса и записывайте результаты.
    Реклама

Советы

  • Для каждого из двух полюсов магнита сила магнитного поля уменьшается пропорционально квадрату расстояния от полюса. Таким образом, если расстояние возросло вдвое, индукция магнитного поля уменьшится в 4 раза. Однако при удалении от середины магнита сила поля уменьшается пропорционально третьей степени расстояния. Например, если расстояние увеличить в два раза, индукция магнитного поля уменьшится в 8 раз.
Реклама

Предупреждения

  • Если магнит уронить или стукнуть, когда его полюса направлены против магнитного поля Земли (южный полюс магнита направлен к южному, а северный — к северному магнитному полюсу Земли) или перпендикулярно этому полю, он может размагнититься. В то же время стальной гвоздь можно намагнитить, если постучать по нему, когда он расположен параллельно магнитному полю Земли.
Реклама

Что вам понадобится

  • Магнит в виде бруска
  • Прищепка
  • Бумажный или пластиковый стакан (объемом 500 миллилитров)
  • Скрепки
  • Изоляционная лента, порезанная на небольшие полоски
  • Гауссметр или мультиметр

Дополнительные статьи

Как
вычислить расстояние до молнии
Как
вычислить общее сопротивление цепи
Как
прочитать маркировку конденсатора
Как
найти полное сопротивление
Как
вычислить среднюю скорость
Как
понять формулу E=mc2
Как
вычислить напряжение, силу тока и сопротивление в параллельной цепи
Как
сделать клетку Фарадея
Как
сделать простой электрический генератор
Как
конвертировать переменный ток в постоянный
Как
найти ускорение
Как
найти сопротивление последовательной и параллельной цепей
Как
перевести градусы Цельсия в градусы Кельвина
Как
рассчитать напряжение на сопротивлении
Реклама

Источники

  1. ↑ http://www.britannica.com/science/Curie-point
  2. ↑ http://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project_ideas/Elec_p035.shtml# procedure
  3. ↑ http://www.electronics-tutorials.ws/electromagnetism/hall-effect.html

Об этой статье

На других языках
Эту страницу просматривали 30 477 раз.

Была ли эта статья полезной?

Реклама