İçerik
- Manyetometrenin Sensörü
- Manyetometrenin Kullanım Alanları
- Malzemelerde Manyetometreler
- Manyetometrenin Arkasındaki Fizik
- Manyetometre Olayları
- Diğer Manyetometre Olayları
- Hassas Manyetometre Ölçümleri
- Uygulamada Manyetometre
Magnetometreler(bazen "manyetometre" olarak yazılır) gücü ve yönünü ölçmek manyetik alan, genellikle teslas birimlerinde verilir. Metalik nesneler Dünya'nın manyetik alanıyla temas ettiğinde veya bu yüzeyle yakınlaştığında, manyetik özellikler gösterirler.
Elektronların ve yükün serbestçe akmasına izin veren metallerin ve metalik alaşımların bileşimi içeren malzemeler için, manyetik alanlar ortaya çıkar. Bir pusula, iğnenin manyetik kuzeye işaret ettiği şekilde, Dünya'nın manyetik alanı ile etkileşime giren metalik bir nesnenin iyi bir örneğidir.
Manyetometreler ayrıca manyetik akı yoğunluğubelirli bir alandaki manyetik akı miktarı. Akı, bir nehir akımı yönünde açı yapıyorsanız, suyun içinden geçmesini sağlayan bir ağ olarak düşünebilirsiniz. Akı, elektrik alanın ne kadarının bu şekilde içinden geçtiğini ölçer.
Dikdörtgen tabaka veya silindirik bir kutu gibi belirli bir düzlemsel yüzey üzerinde ölçtüğünüzde, manyetik alanı bu değerden belirleyebilirsiniz. Bu, bir nesneye veya hareketli yüklü bir partikül üzerine kuvvet uygulayan manyetik alanın alan ve alan arasındaki açıya bağlı olduğunu çözmenize olanak tanır.
Manyetometrenin Sensörü
Bir manyetometrenin sensörü, manyetik alana dönüştürülebilen manyetik akı yoğunluğunu tespit eder. Araştırmacılar, çeşitli kaya yapıları tarafından verilen manyetik alanı ölçerek Dünyadaki demir birikimlerini tespit etmek için manyetometreler kullanır. Bilim adamları ayrıca gemi enkazlarının yerlerini ve deniz altındaki veya yer altındaki diğer nesnelerin yerlerini belirlemek için manyetometreleri kullanabilir.
Bir manyetometre vektör veya skaler olabilir. Vektör manyetometreler nasıl yönlendirdiğinize bağlı olarak uzayda belirli bir yöndeki akı yoğunluğunu tespit edin. Skaler manyetometrelerÖte yandan, ölçülen açının konumunu değil yalnızca akı vektörünün büyüklüğünü veya gücünü tespit edin.
Manyetometrenin Kullanım Alanları
Akıllı telefonlar ve diğer cep telefonları, manyetik alanları ölçmek ve akımın hangi yoldan telefonun kendisinden geçtiğini belirlemek için dahili manyetometreleri kullanır. Genellikle akıllı telefonlar, destekleyebilecekleri uygulamalar ve özellikler için çok boyutlu olma amacıyla tasarlanmıştır. Akıllı telefonlar, konum ve pusula yönlerini belirlemek için bir telefon ivmeölçer ve GPS ünitesinden gelen çıkışı da kullanır.
Bu ivmeölçerler, akıllı telefonların konumunu ve yönünü belirlediğiniz yönü belirleyebilen yerleşik aygıtlardır. Bunlar, telefonunuzun ne kadar çabuk hızlandığını ölçerek fitness tabanlı uygulamalarda ve GPS servislerinde kullanılır. Üzerlerine uygulanan kuvveti hesaplayarak, hızlanmadaki kesin, küçük değişiklikleri tespit edebilen mikroskobik kristal yapı sensörleri kullanarak çalışırlar.
Kimya mühendisi Bill Hammack, mühendislerin hareket halindeyken akıllı telefonlarda güvenli ve kararlı kalmaları için bu ivmeölçerleri silikondan yarattıklarını söyledi. Bu çipler, sismik hareketleri algılayan salınan veya ileri geri hareket eden bir kısma sahiptir. Cep telefonu, hızlanma belirlemek için bu cihazdaki bir silikon tabakanın tam hareketini algılayabilir.
Malzemelerde Manyetometreler
Bir manyetometre nasıl çalıştığına bağlı olarak büyük ölçüde değişebilir. Basit bir pusulan örneği için, bir pusulanın iğnesi kendisini, Dünya'nın manyetik alanının kuzeyiyle aynı hizada olacak şekilde hizaya getirir. Bu, ona etki eden kuvvetlerin toplamının sıfır olduğu ve pusulanın kendi ağırlığının ağırlığı, ona etki eden Dünya'dan gelen manyetik kuvvetle ortadan kalktığı anlamına gelir. Örnek basit olmasına rağmen, diğer manyetometrelerin çalışmasına izin veren manyetizma özelliğini göstermektedir.
Elektronik pusulalar, hangi yönlerin manyetik kuzey olduğunu, örneğin salon etkisi, magnetoinductionveya mangetoresistance.
Manyetometrenin Arkasındaki Fizik
Hall etkisi, içinden geçen elektrik akımlarına sahip iletkenlerin, alan ve akımın yönüne dik bir voltaj oluşturduğu anlamına gelir. Bu, manyetometrelerin akımı iletmek ve yakınlarda manyetik bir alan olup olmadığını belirlemek için yarı iletken malzeme kullanabileceği anlamına gelir.Manyetik alan nedeniyle akımın bozulma veya açılı olma şeklini ölçer ve bunun gerçekleştiği voltaj Salon gerilimimanyetik alanla orantılı olması gerekir.
Magnetoinduction Yöntemler, aksine, bir materyalin ne kadar mıknatıslandığını veya harici bir manyetik alana maruz kaldığında ne olacağını ölçün. Bu oluşturma içerir manyetik giderme eğrileriayrıca bir manyetik alana maruz kaldığında bir malzemeden geçen manyetik akı ve manyetik kuvvet kuvvetini ölçen B-H eğrileri veya histerezis eğrileri olarak da bilinir.
Bu eğriler, bilim insanlarının ve mühendislerin, batarya ve elektromıknatıs gibi cihazları oluşturan malzemeleri, bu malzemelerin harici manyetik alana nasıl tepki gösterdiğine göre sınıflandırmasını sağlar. Dış alanlara maruz kaldıklarında bu malzemelerin hangi manyetik akıyı zorlayabileceğini belirleyebilir ve manyetik güç ile sınıflandırırlar.
En sonunda, magnetorezistans manyetometrelerdeki yöntemler, harici bir manyetik alana maruz kaldıklarında elektrik direncini değiştirme kapasitesine sahip nesnelerin tespitine dayanır. Manyeto-indüksiyon tekniklerine benzer şekilde, manyetometreler anizotropik magnetoresistance (AMR) ferromanyetlerden mıknatıslanmaya maruz kaldıktan sonra mıknatıslanma çıkarıldıktan sonra bile manyetik özellikler gösteren malzemeler.
AMR, elektrik akımının yönü ile mıknatıslanma arasında mıknatıslanma arasındaki tespiti içerir. Bu, malzemeyi oluşturan elektron yörüngelerinin dönüşleri, harici bir alanın varlığında kendilerini yeniden dağıttığı için olur.
Elektron dönüşümü, bir elektronun bir topaç veya top gibi olduğu gibi gerçekte nasıl döndüğü değildir, aksine, içsel bir kuantum özelliği ve bir açısal momentum biçimidir. Elektrik direnci, akım harici bir manyetik alana paralel olduğunda maksimum bir değere sahiptir, böylece alan uygun şekilde hesaplanabilir.
Manyetometre Olayları
managetoristive sensörler manyetometrelerde manyetik alanın belirlenmesinde temel fizik yasalarına güvenir. Bu sensörler Hall etkisini, içlerindeki elektronların yay şeklinde akacağı şekilde manyetik alanların varlığında gösterir. Bu dairesel, dönme hareketinin yarıçapı büyüdükçe, yüklü parçacıkların izlediği yol büyüdükçe ve manyetik alan daha da güçlenir.
Artan ark hareketleriyle, yol daha büyük bir dirence sahiptir, böylece cihaz yüklü parçacık üzerinde bu tür bir manyetik alanın bu kuvveti uygulayabileceğini hesaplayabilir.
Bu hesaplamalar, taşıyıcı veya elektron hareketliliğini, bir elektronun bir dış manyetik alan varlığında metal veya yarı iletkenlerden ne kadar hızlı geçebileceğini içerir. Hall etkisinin varlığında, bazen Salon hareketliliği.
Matematiksel olarak manyetik kuvvet F partikül yüküne eşittir q partikül hızının çarpı çarpımı zaman v ve manyetik alan B. Şeklini alır Lorentz denklemi manyetizma için F = q (v x B) içinde x çapraz üründür.
••• Syed Hussain Atherİki vektör arasındaki çarpı çarpımını belirlemek istiyorsanız bir ve b, elde edilen vektör olduğunu anlayabilir c İki vektörün yaydığı paralelkenarın büyüklüğüne sahiptir. Elde edilen çapraz ürün vektörü dik yöndedir bir ve b sağ kural tarafından verilir.
Sağ taraf kuralı, sağ işaret parmağınızı b vektörüne ve sağ orta parmağınızı vektör a yönünde, sonuçta elde ettiğiniz vektöre c sağ parmağınızın yönünde gider. Yukarıdaki diyagramda, bu üç vektör yönü arasındaki ilişki gösterilmiştir.
Lorentz denklemi, daha büyük bir elektrik alanı ile, alanda hareketli bir yüklü parçacık üzerine daha fazla elektrik kuvveti olduğunu söyler. Üç vektörün manyetik kuvvetini, yüklü alanın manyetik alanını ve hızını, özellikle bu vektörler için sağdan bir kural üzerinden ilişkilendirebilirsiniz.
Yukarıdaki şemada, bu üç miktar, sağ elinizin bu yönlerde gösterdiği doğal yolla aynıdır. Her işaret ve orta parmak ve başparmak, ilişkinin birine karşılık gelir.
Diğer Manyetometre Olayları
Manyetometreler de tespit edebilir magnetostrictioniki etkinin bir kombinasyonu. İlk Joule etkisimanyetik alan, fiziksel bir malzemenin büzülmesine veya genişlemesine neden olur. İkincisi Villari etkisiDış gerilime maruz kalan malzemenin manyetik alanlara verdiği tepkilerde nasıl bir değişiklik söz konusudur.
Bu fenomeni ölçmesi kolay ve birbirine bağlı şekillerde sergileyen manyetostriktif bir malzeme kullanarak, manyetometreler manyetik alanın daha kesin ve doğru ölçümlerini yapabilir. Manyetostriktif etki çok küçük olduğundan, cihazların dolaylı olarak ölçmesi gerekir.
Hassas Manyetometre Ölçümleri
Fluxgate sensörleri manyetik alanların tespitinde bir manyetometre daha da hassas olun. Bu cihazlar ferromanyetik çekirdekli iki metal bobinden oluşur, mıknatıslanmaya maruz kaldıktan sonra mıknatıslanma çıkarıldıktan sonra bile manyetik özellikler gösteren malzemeler.
Çekirdekten kaynaklanan manyetik akı veya manyetik alanı belirlediğinizde, akımda hangi akımın veya değişimin neden olabileceğini anlayabilirsiniz. İki çekirdek yan yana, tellerin bir çekirdek etrafına sarılma şekli diğerini yansıtır.
Alternatif bir akımda, yönünü düzenli aralıklarla tersine çeviren akım, her iki çekirdekte de bir manyetik alan üretirsiniz. Endüklenen manyetik alanlar birbirlerine karşı çıkmalı ve harici manyetik alan yoksa birbirini iptal etmelidir. Harici bir tane varsa, manyetik çekirdek bu harici alana yanıt olarak kendini doyurur. Manyetik alandaki veya akıdaki değişimi belirleyerek, bu harici manyetik alanların varlığını belirleyebilirsiniz.
Uygulamada Manyetometre
Herhangi bir manyetometrenin uygulamaları, manyetik alanın uygun olduğu disiplinler arasında değişir. Metalik ekipman üreten ve bunlarla çalışan fabrikaların ve otomatik cihazların imalatında bir manyetometre, makinelerin metalleri delme veya kesme malzemelerini biçimlendirme gibi eylemler gerçekleştirirken uygun yönü korumasını sağlayabilir.
Numune materyaller üzerinde araştırma yapan ve gerçekleştiren laboratuvarların, manyetik alanlara maruz kaldıklarında Hall etkisi gibi çeşitli fiziksel güçlerin nasıl ortaya çıktığını anlamaları gerekir. Sınıflandırabilirler manyetik momentler diamagnetic, paramanyetik, ferromanyetik veya antiferromagnetik olarak.
Diamagnetic malzemeler hiç veya birkaç eşlenmemiş elektronu yoktur, bu nedenle çok fazla manyetik davranış sergilemezler, paramanyetik Bunların alanların serbestçe akmasını sağlamak için eşleştirilmemiş elektronları vardır, ferromanyetik malzeme, manyetik alanlara paralel elektron dönüşleri olan harici bir alan varlığında manyetik özellikler gösterir ve antiferromanyetik Materyallerde elektron dönüşleri onlara paraleldir.
Arkeologlar, jeologlar ve benzer alanlardaki araştırmacılar, fizik ve kimyadaki malzemelerin özelliklerini, manyetik alanın diğer manyetik özellikleri belirlemek için nasıl kullanılabileceğini veya Dünya yüzeyinin altındaki nesnelerin nasıl yerleştirildiğini tespit ederek tespit edebilirler. Araştırmacılara kömür yataklarının yerini belirleyebilir ve Dünya'nın içini haritalandırabilir. Askeri uzmanlar bu cihazları denizaltıları bulmak için yararlı buluyorlar ve gökbilimciler uzaydaki nesnelerin Dünya'nın manyetik alanından nasıl etkilendiğini keşfetmek için onları faydalı buluyorlar.