როგორ იზომება მაგნიტის სიძლიერე?

მაგნიტები საუკუნეების განმავლობაში მომხიბვლელი ობიექტები იყო და მეცნიერებსა და ენთუზიასტებს იპყრობდა გარკვეული მასალების მიზიდვის იდუმალი უნარით. უძველესი მკვლევარების მიერ წარმართული კომპასის ისრებიდან დაწყებული თანამედროვე ტექნოლოგიების რთული მექანიზმებით დამთავრებული, მაგნიტები გადამწყვეტ როლს თამაშობენ ჩვენი ცხოვრების სხვადასხვა ასპექტში. მაგრამ როგორ გავზომოთ ამ მაგნიტების სიძლიერე?მაგნიტური ველებიროგორ გავზომოთ მაგნიტების სიძლიერე? მოდით, ჩავუღრმავდეთ მაგნიტის სიძლიერის რაოდენობრივად განსაზღვრის მეთოდებსა და ინსტრუმენტებს.

მაგნიტური ველის სიძლიერე

მაგნიტის სიძლიერე ფუნდამენტურად განისაზღვრება მისი მაგნიტური ველით, მაგნიტის გარშემო არსებული ფართობით, სადაც მისი გავლენა იგრძნობა. ეს ველი წარმოდგენილია ძალის ხაზებით, რომლებიც მაგნიტის ჩრდილოეთ პოლუსიდან სამხრეთ პოლუსამდეა გადაჭიმული. რაც უფრო დიდია ამ ხაზების სიმკვრივე, მით უფრო ძლიერია მაგნიტური ველი.

გაუსი და ტესლა: საზომი ერთეულები

მაგნიტური ველის სიძლიერის შესაფასებლად, მეცნიერები იყენებენ ორ ძირითად საზომ ერთეულს: გაუსს და ტესლას.

გაუსი (G): გერმანელი მათემატიკოსისა და ფიზიკოსის, კარლ ფრიდრიხ გაუსის სახელობის ეს ერთეული ზომავს მაგნიტური ნაკადის სიმკვრივეს ანუ მაგნიტურ ინდუქციას. ერთი გაუსი უდრის ერთ მაქსველს კვადრატულ სანტიმეტრზე. თუმცა, გაუსის შედარებით მცირე სიდიდის გამო, განსაკუთრებით თანამედროვე კონტექსტში, მეცნიერები ხშირად იყენებენ ტესლას მეთოდს უფრო ძლიერი მაგნიტური ველებისთვის.

ტესლა (T)სერბ-ამერიკელი გამომგონებლისა და ელექტროინჟინრის ნიკოლა ტესლას პატივსაცემად დასახელებული ეს ერთეული გაუსთან შედარებით უფრო დიდ მაგნიტურ ნაკადის სიმკვრივეს წარმოადგენს. ერთი ტესლა 10 000 გაუსის ტოლია, რაც მას უფრო პრაქტიკულ ერთეულად აქცევს უფრო ძლიერი მაგნიტური ველების გასაზომად, როგორიცაა სამეცნიერო კვლევებში ან სამრეწველო პროგრამებში გამოყენებული ძლიერი მაგნიტები.

მაგნიტომეტრები

მაგნიტომეტრები არის ინსტრუმენტები, რომლებიც შექმნილია მაგნიტური ველების სიძლიერისა და მიმართულების გასაზომად. ეს მოწყობილობები სხვადასხვა ფორმით არსებობს, დაწყებული მარტივი ხელის კომპასებიდან და დამთავრებული დახვეწილი ლაბორატორიული აღჭურვილობით. აქ მოცემულია მაგნიტური ველის სიძლიერის გასაზომად გამოყენებული მაგნიტომეტრების რამდენიმე გავრცელებული ტიპი:

1. ფლუქსგეითის მაგნიტომეტრებიეს მაგნიტომეტრები მაგნიტური ველების ცვლილებების გასაზომად ელექტრომაგნიტური ინდუქციის პრინციპებს იყენებენ. ისინი შედგება ერთი ან მეტი მაგნიტური ბირთვისგან, რომლებიც გარშემორტყმულია მავთულის ხვეულებით. მაგნიტური ველის ზემოქმედებისას, ბირთვები მაგნიტიზდება, რაც ხვეულებში ელექტრულ სიგნალს იწვევს, რომლის გაზომვა და დაკალიბრება შესაძლებელია მაგნიტური ველის სიძლიერის დასადგენად.

2. ჰოლის ეფექტის მაგნიტომეტრებიჰოლის ეფექტის მაგნიტომეტრები ეყრდნობიან ჰოლის ეფექტს, რომელიც აღწერს ძაბვის სხვაობის (ჰოლის ძაბვის) წარმოქმნას ელექტრულ გამტარზე, როდესაც ის დენის ნაკადის პერპენდიკულარულად მოქცეული მაგნიტური ველის ზემოქმედების ქვეშ იმყოფება. ამ ძაბვის გაზომვით, ჰოლის ეფექტის მაგნიტომეტრებს შეუძლიათ მაგნიტური ველის სიძლიერის დადგენა.

3. SQUID მაგნიტომეტრებიზეგამტარი კვანტური ინტერფერენციული მოწყობილობის (SQUID) მაგნიტომეტრები არსებულ ყველაზე მგრძნობიარე მაგნიტომეტრებს შორისაა. ისინი მუშაობენ ზეგამტარების კვანტურ თვისებებზე დაყრდნობით, რაც მათ საშუალებას აძლევს აღმოაჩინონ უკიდურესად სუსტი მაგნიტური ველები, ფემტოტესლას დონემდე (10^-15 ტესლა).

კალიბრაცია და სტანდარტიზაცია

ზუსტი გაზომვების უზრუნველსაყოფად, მაგნიტომეტრები სათანადოდ უნდა იყოს დაკალიბრებული და სტანდარტიზებული. კალიბრაცია გულისხმობს მაგნიტომეტრის გამომავალი სიგნალის შედარებას ცნობილ მაგნიტურ ველის სიძლიერესთან, რათა დადგინდეს წრფივი კავშირი ინსტრუმენტის ჩვენებებსა და მაგნიტური ველის ფაქტობრივ მნიშვნელობებს შორის. სტანდარტიზაცია უზრუნველყოფს, რომ სხვადასხვა მაგნიტომეტრით მიღებული გაზომვები იყოს თანმიმდევრული და შედარებადი.

მაგნიტომეტრიის გამოყენება

მაგნიტური ველის სიძლიერის ზუსტად გაზომვის უნარს მრავალი გამოყენება აქვს სხვადასხვა სფეროში:

გეოფიზიკამაგნიტომეტრები გამოიყენება დედამიწის მაგნიტური ველის შესასწავლად, რაც პლანეტის ინტერიერის სტრუქტურისა და შემადგენლობის შესახებ ღირებულ ინფორმაციას გვაწვდის.

ნავიგაციაკომპასები, მაგნიტომეტრის სახეობა, უძველესი დროიდან ნავიგაციისთვის აუცილებელი ინსტრუმენტები იყო, რაც მეზღვაურებსა და მკვლევარებს უზარმაზარ ოკეანეებში გზის პოვნაში ეხმარებოდა.

მასალათმცოდნეობამაგნიტომეტრია გამოიყენება დასახასიათებლადმაგნიტური მასალებიდა შეისწავლონ მათი თვისებები, რაც აუცილებელია ისეთი ტექნოლოგიების განვითარებისთვის, როგორიცაა მაგნიტური შენახვის მოწყობილობები და მაგნიტურ-რეზონანსული ტომოგრაფიის (MRI) აპარატები.

კოსმოსური კვლევამაგნიტომეტრები კოსმოსურ ხომალდებზე გამოიყენება ციური სხეულების მაგნიტური ველების შესასწავლად, რაც მათი შემადგენლობისა და გეოლოგიური ისტორიის შესახებ ინფორმაციას იძლევა.

დასკვნა

მაგნიტური ველის სიძლიერის გაზომვა აუცილებელია მაგნიტების ქცევისა და სხვადასხვა სფეროში მათი გამოყენების გასაგებად. ისეთი ერთეულების, როგორიცაა გაუსი და ტესლა, და ისეთი ინსტრუმენტების მეშვეობით, როგორიცაა მაგნიტომეტრები, მეცნიერებს შეუძლიათ ზუსტად განსაზღვრონ მაგნიტური ველების სიძლიერე, რაც გზას უხსნის ტექნოლოგიების, კვლევისა და სამეცნიერო კვლევების განვითარებას. მაგნეტიზმის შესახებ ჩვენი ცოდნის გაღრმავებასთან ერთად, გაღრმავდება ჩვენი უნარი, გამოვიყენოთ მისი ძალა კაცობრიობის საკეთილდღეოდ.