آهنرباها معمولاً در موتورها ، دیناموها ، یخچال ها ، کارتهای اعتباری و بدهی و همچنین تجهیزات الکترونیکی مانند وانتهای گیتار برقی ، بلندگوهای استریو و هارد دیسک های رایانه یافت می شوند. آهن ربا می تواند دائمی ، به طور طبیعی یا الکترومغناطیس باشد. هنگامی که یک جریان الکتریکی از یک سیم پیچ که در اطراف یک هسته آهنی پیچیده می شود ، یک الکترومغناطیس یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند. عوامل متعددی بر قدرت میدان مغناطیسی و روش های مختلف برای تعیین قدرت میدان تأثیر می گذارد و هر دو در این مقاله مورد بحث قرار می گیرند.
گام
روش 1 از 3: تعیین عوامل مingثر بر قدرت میدان مغناطیسی
مرحله 1. ویژگی های آهن ربا را در نظر بگیرید
ویژگی های آهن ربا با استفاده از ویژگی های زیر شرح داده شده است:
- قدرت میدان مغناطیسی اجباری ، به اختصار Hc. این نماد نشان دهنده نقطه مغناطیس زدایی (از دست دادن میدان مغناطیسی) توسط میدان مغناطیسی دیگر است. هرچه این عدد بیشتر باشد ، حذف آهنربا سخت تر می شود.
- چگالی شار مغناطیسی باقی مانده ، به اختصار Br. این حداکثر شار مغناطیسی است که یک آهنربا قادر به تولید آن است.
- چگالی انرژی مغناطیسی مطابق چگالی شار مغناطیسی است که به اختصار Bmax نامیده می شود. هرچه عدد بیشتر باشد آهن ربا قوی تر است.
- ضریب دمای چگالی شار مغناطیسی باقیمانده که به اختصار Tcoef Br نامیده می شود و درصدی از درجه سانتیگراد را بیان می کند ، توضیح می دهد که چگونه شار مغناطیسی با افزایش دمای مغناطیسی کاهش می یابد. Tcoef Br 0.1 به این معنی است که اگر دمای آهنربا 100 درجه سانتیگراد افزایش یابد ، شار مغناطیسی 10 درصد کاهش می یابد.
- حداکثر دمای کارکرد (به اختصار Tmax) بالاترین دمایی است که یک آهنربا می تواند بدون از دست دادن قدرت میدان خود کار کند. هنگامی که دمای آهنربا به زیر Tmax می رسد ، آهنربا قدرت میدان مغناطیسی خود را بازیابی می کند. در صورت گرم شدن فراتر از Tmax ، آهن ربا با سرد شدن در دمای معمولی ، مقداری از میدان خود را به طور دائم از دست می دهد. با این حال ، اگر در دمای کوری (مخفف Tcurie) گرم شود ، آهنربا قدرت مغناطیسی خود را از دست می دهد.
مرحله 2. مواد لازم برای ساخت آهنرباهای دائمی را مشخص کنید
آهنرباهای دائمی معمولاً از یکی از مواد زیر ساخته می شوند:
- نئودیمیم بور آهن. این ماده دارای چگالی شار مغناطیسی (12،800 گاوس) ، قدرت میدان مغناطیسی اجباری (12،300 oersted) و چگالی کلی انرژی (40) است. این ماده دارای کمترین حداکثر دمای کارکرد به ترتیب 150 درجه سانتیگراد و 310 درجه سانتیگراد و ضریب دما 12 / 0- است.
- کبالت ساماریوم دارای دومین میدان میدان اجباری با 9200 درجه حرارت است ، اما چگالی شار مغناطیسی 10.500 گاوس و تراکم کلی انرژی 26 است. حداکثر دمای کارکرد آن به دلیل وجود بور آهن نئودیمیوم در 300 درجه سانتیگراد بسیار بالاتر است. دمای کوری 750 درجه سانتیگراد. ضریب دمای آن 0.04 است.
- آلنیکو آلیاژ آلومینیوم-نیکل-کبالت است. این ماده دارای چگالی شار مغناطیسی نزدیک به نئودیمیوم بور آهن (12،500 گاوس) است ، اما قدرت میدان مغناطیسی اجباری 640 درجه و چگالی انرژی کلی آن تنها 5.5 است. این ماده حداکثر دمای عملیاتی بالاتری نسبت به کبالت ساماریوم ، در 540 درجه دارد. درجه سانتیگراد ، و همچنین دمای کوری بالاتر از 860 درجه سانتیگراد ، و ضریب دما 0.02.
- آهنرباهای سرامیکی و فریتی چگالی شار بسیار کمتری دارند و چگالی انرژی کلی آنها نسبت به سایر مواد ، 3900 گاوس و 3.5 است. این ماده دارای حداکثر دمای کارکرد مشابه با کبالت ساماریوم است ، اما دمای کوری بسیار کمتر از 460 درجه سانتیگراد و ضریب دمای -0 است.
مرحله 3. تعداد دور در سیم پیچ آهنربای الکتریکی را بشمارید
هرچه تعداد دور در طول هسته بیشتر باشد ، قدرت میدان مغناطیسی بیشتر می شود. الکترومغناطیس های تجاری دارای هسته قابل تنظیم یکی از مواد مغناطیسی هستند که در بالا توضیح داده شد و یک سیم پیچ بزرگ در اطراف آن وجود دارد. با این حال ، با پیچاندن سیم به دور میخ و اتصال انتهای آن به باتری 1.5 ولت ، می توان یک آهنربای الکتریکی ساده ایجاد کرد.
مرحله 4. میزان جریان را از طریق سیم پیچ الکترومغناطیسی بررسی کنید
توصیه می کنیم از مولتی متر استفاده کنید. هرچه جریان بیشتر باشد ، میدان مغناطیسی تولید شده قوی تر است.
آمپر بر متر (A/m) واحد دیگری است که برای اندازه گیری قدرت میدان مغناطیسی استفاده می شود. این واحد نشان می دهد که اگر جریان ، تعداد سیم پیچ ها یا هر دو افزایش یابد ، قدرت میدان مغناطیسی نیز افزایش می یابد
روش 2 از 3: آزمایش محدوده میدان مغناطیسی با چسب کاغذی
مرحله 1. یک نگهدارنده برای آهنربای میله ای بسازید
می توانید با استفاده از گیره لباس و فنجان فوم فوم یک نگهدارنده مغناطیسی ساده بسازید. این روش بیشتر برای آموزش میدانهای مغناطیسی به دانش آموزان ابتدایی مناسب است.
- یک انتهای بلند بند بند لباس را به انتهای فنجان بچسبانید.
- فنجان را با انبر پارچه روی آن برعکس کنید و روی میز بگذارید.
- آهنرباها را به انبر بند لباس محکم کنید.
مرحله 2. گیره کاغذ را در یک قلاب خم کنید
ساده ترین راه برای انجام این کار کشیدن لبه بیرونی گیره کاغذ است. این قلاب تعداد زیادی گیره کاغذ را آویزان می کند.
مرحله 3. برای اندازه گیری قدرت آهنربا به افزودن گیره های کاغذی ادامه دهید
یک گیره کاغذ خم شده را به یکی از قطب های آهن ربا وصل کنید. قسمت قلاب باید آزادانه آویزان شود. گیره کاغذ را روی قلاب آویزان کنید. این کار را ادامه دهید تا وزن گیره کاغذ قلاب را پایین بیاورد.
مرحله 4. تعداد گیره های کاغذی که باعث افتادن قلاب شده اند را ثبت کنید
وقتی قلاب زیر وزنی که حمل می کند بیفتد ، به تعداد گیره های کاغذی که روی قلاب آویزان شده اند توجه کنید.
مرحله 5. نوار ماسک را به آهنربای میله بچسبانید
3 نوار کوچک نوار ماسک را به آهنربای میله وصل کنید و قلاب ها را به عقب آویزان کنید.
مرحله 6. گیره کاغذی را روی قلاب اضافه کنید تا از آهن ربا خارج شود
روش گیره قبلی را از قلاب گیره اولیه تکرار کنید تا در نهایت از آهنربا خارج شود.
مرحله 7. چند کلیپ لازم برای رها کردن قلاب را بنویسید
اطمینان حاصل کنید که تعداد نوارهای نوار چسب و گیره کاغذ مورد استفاده را ثبت کرده اید.
مرحله 8. مرحله قبل را چندین بار با نوار ماسک بیشتر تکرار کنید
هر بار ، تعداد گیره های کاغذی مورد نیاز برای افتادن از آهن ربا را ثبت کنید. باید توجه داشته باشید که هر بار که نوار اضافه می شود ، گیره کمتری برای رها کردن قلاب مورد نیاز است.
روش 3 از 3: آزمایش میدان مغناطیسی با دستگاه گاو سنج
مرحله 1. ولتاژ/ولتاژ پایه یا اولیه را محاسبه کنید
می توانید از گاوس متر ، که به عنوان مغناطیس سنج یا آشکارساز میدان الکترومغناطیسی (EMF) نیز معروف است ، استفاده کنید ، که یک دستگاه قابل حمل است و قدرت و جهت میدان مغناطیسی را اندازه گیری می کند. معمولاً خرید و استفاده از این دستگاه ها آسان است. روش گاوس متر برای آموزش میدان های مغناطیسی به دانش آموزان راهنمایی و دبیرستان مناسب است. در اینجا نحوه استفاده از آن آمده است:
- حداکثر ولتاژ 10 ولت DC (جریان مستقیم) را تنظیم کنید.
- صفحه ولتاژ را با متر دور از آهنربا بخوانید. این ولتاژ پایه یا اولیه است که بصورت V0 نشان داده می شود.
مرحله 2. سنسور متر را به یکی از قطب های مغناطیسی لمس کنید
در برخی از گاو سنج ها ، این سنسور که سنسور Hall نامیده می شود ، برای ادغام یک تراشه مدار الکتریکی ساخته شده است تا بتوانید یک نوار مغناطیسی را به سنسور لمس کنید.
مرحله 3. ولتاژ جدید را ثبت کنید
ولتاژ نشان داده شده توسط V1 بسته به نوار مغناطیسی که سنسور Hall را لمس می کند ، افزایش یا کاهش می یابد. در صورت افزایش ولتاژ ، سنسور قطب مغناطیسی یاب جنوبی را لمس می کند. اگر ولتاژ کاهش یابد ، به این معنی است که سنسور قطب مغناطیسی شمال یاب را لمس می کند.
مرحله 4. تفاوت بین ولتاژهای اولیه و جدید را پیدا کنید
اگر سنسور بر حسب میلی ولت کالیبره شده است ، بر 1000 تقسیم کنید تا میلی ولت را به ولت تبدیل کنید.
مرحله 5. نتیجه را بر حساسیت حسگر تقسیم کنید
به عنوان مثال ، اگر حسگر حساسیت 5 میلی ولت بر گاوس داشته باشد ، بر 10 تقسیم کنید. مقدار بدست آمده قدرت میدان مغناطیسی در گاوس است.
مرحله 6. آزمایش قدرت میدان مغناطیسی را در فواصل مختلف تکرار کنید
سنسورها را در فواصل مختلف مختلف از قطب های مغناطیسی قرار داده و نتایج را ثبت کنید.
