Магниттің күші қалай өлшенеді?

Магниттер ғасырлар бойы ғалымдар мен әуесқойларды белгілі бір материалдарды тартудың жұмбақ қабілетімен баурап алатын қызықты нысандар болды. Ежелгі зерттеушілерді бағыттайтын компас инелерінен бастап қазіргі заманғы технологияның күрделі механизмдеріне дейін магниттер біздің өміріміздің әртүрлі аспектілерінде маңызды рөл атқарады. Бірақ біз олардың күшін қалай сандық түрде өлшейміз?магнит өрістеріМагниттердің күшін қалай өлшейміз? Магниттің беріктігін сандық бағалау үшін қолданылатын әдістер мен құралдарды қарастырайық.

Магнит өрісінің күші

Магниттің беріктігі негізінен оның магнит өрісімен, яғни магниттің айналасындағы оның әсері сезілетін аймақпен анықталады. Бұл өріс магниттің солтүстік полюсінен оңтүстік полюсіне дейін созылатын күш сызықтарымен бейнеленеді. Бұл сызықтардың тығыздығы неғұрлым жоғары болса, магнит өрісі соғұрлым күшті болады.

Гаусс және Тесла: өлшем бірліктері

Магнит өрісінің күшін сандық бағалау үшін ғалымдар екі негізгі өлшем бірлігін пайдаланады: Гаусс және Тесла.

Гаусс (G): Неміс математигі және физигі Карл Фридрих Гаусстың есімімен аталған бұл құрылғы магнит ағынының тығыздығын немесе магниттік индукцияны өлшейді. Бір Гаусс шаршы сантиметрге бір Максвеллге тең. Дегенмен, Гаусстың салыстырмалы түрде аз шамасына байланысты, әсіресе қазіргі заманғы жағдайларда, ғалымдар көбінесе күшті магнит өрістері үшін Тесланы пайдаланады.

Тесла (T)Серб-американдық өнертапқыш және электр инженері Никола Тесланың құрметіне аталған бұл құрылғы Гаусспен салыстырғанда магнит ағынының тығыздығының үлкендігін көрсетеді. Бір Тесла 10 000 Гауссқа тең, бұл оны ғылыми зерттеулерде немесе өнеркәсіптік қолданбаларда қолданылатын қуатты магниттер шығаратын сияқты күшті магнит өрістерін өлшеу үшін практикалық құрылғы етеді.

Магнитометрлер

Магнитометрлер - магнит өрістерінің күші мен бағытын өлшеуге арналған құралдар. Бұл құрылғылар қарапайым қол компастарынан бастап күрделі зертханалық жабдықтарға дейін әртүрлі формада болады. Магнит өрісінің күшін өлшеу үшін қолданылатын магнитометрлердің кейбір кең таралған түрлері:

1. Флюксгейт магнитометрлеріБұл магнитометрлер магнит өрістеріндегі өзгерістерді өлшеу үшін электромагниттік индукция принциптерін пайдаланады. Олар сым катушкаларымен қоршалған бір немесе бірнеше магниттік өзектерден тұрады. Магнит өрісіне ұшыраған кезде, өзектер магниттеліп, катушкаларда электрлік сигнал тудырады, оны магнит өрісінің күшін анықтау үшін өлшеуге және калибрлеуге болады.

2. Холл эффектісі магнитометрлеріХолл эффектісі магнитометрлері Холл эффектісіне негізделген, ол ток ағынына перпендикуляр магнит өрісіне ұшыраған кезде электр өткізгішінде кернеу айырмашылығының (Холл кернеуі) пайда болуын сипаттайды. Бұл кернеуді өлшеу арқылы Холл эффектісі магнитометрлері магнит өрісінің күшін анықтай алады.

3. КАЛЬМАР магнитометрлеріАса өткізгіштік кванттық интерференция құрылғысы (SQUID) магнитометрлері қолжетімді ең сезімтал магнитометрлердің қатарына жатады. Олар аса өткізгіштердің кванттық қасиеттеріне негізделіп жұмыс істейді, бұл оларға фемтотеслас деңгейіне (10^-15 Тесла) дейін өте әлсіз магнит өрістерін анықтауға мүмкіндік береді.

Калибрлеу және стандарттау

Дәл өлшеулерді қамтамасыз ету үшін магнитометрлер дұрыс калибрленуі және стандартталуы керек. Калибрлеу магнитометрдің шығысын белгілі магнит өрісінің күштерімен салыстыруды, құралдың көрсеткіштері мен нақты магнит өрісінің мәндері арасында сызықтық байланысты орнатуды қамтиды. Стандарттау әртүрлі магнитометрлермен жүргізілген өлшеулердің біркелкі және салыстырмалы болуын қамтамасыз етеді.

Магнитометрияның қолданылуы

Магнит өрісінің кернеулігін дәл өлшеу мүмкіндігі әртүрлі салаларда көптеген қолданыстарға ие:

ГеофизикаМагнитометрлер Жердің магнит өрісін зерттеу үшін қолданылады, бұл планетаның ішкі құрылымы мен құрамы туралы құнды ақпарат береді.

НавигацияМагнитометрдің бір түрі болып табылатын компастар ежелгі заманнан бері навигация үшін маңызды құрал болып келеді, теңізшілер мен зерттеушілерге кең мұхиттар арқылы жол табуға көмектеседі.

МатериалтануМагнитометрия сипаттау үшін қолданыладымагниттік материалдаржәне магниттік сақтау құрылғылары мен магниттік-резонанстық томография (МРТ) машиналары сияқты технологияларды дамыту үшін маңызды болып табылатын олардың қасиеттерін зерттеу.

Ғарышты зерттеуМагнитометрлер ғарыш кемелеріне аспан денелерінің магнит өрістерін зерттеу үшін орналастырылады, бұл олардың құрамы мен геологиялық тарихы туралы түсінік береді.

Қорытынды

Магнит өрісінің кернеулігін өлшеу магниттердің әрекетін және олардың әртүрлі салаларда қолданылуын түсіну үшін өте маңызды. Гаусс және Тесла сияқты бірліктер және магнитометрлер сияқты құралдар арқылы ғалымдар магнит өрістерінің күшін дәл сандық түрде анықтай алады, бұл технологиядағы, барлаудағы және ғылыми зерттеулердегі жетістіктерге жол ашады. Магнитизмді түсінуіміз тереңдей берген сайын, оның күшін адамзат игілігі үшін пайдалану мүмкіндігіміз де артады.