Magnet biasanya terdapat di motor, dinamos, peti sejuk, kad debit dan kredit, serta peralatan elektronik seperti pengambilan gitar elektrik, pembesar suara stereo, dan cakera keras komputer. Magnet boleh kekal, terbentuk secara semula jadi, atau elektromagnet. Elektromagnet menghasilkan medan magnet apabila arus elektrik melewati gegelung dawai yang melilit teras besi. Terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi kekuatan medan magnet dan pelbagai cara untuk menentukan kekuatan medan, dan kedua-duanya dibincangkan dalam artikel ini.
Langkah
Kaedah 1 dari 3: Menentukan Faktor yang Mempengaruhi Kekuatan Medan Magnetik
Langkah 1. Pertimbangkan ciri-ciri magnet
Sifat magnet dijelaskan menggunakan ciri berikut:
- Kekuatan medan magnet paksaan, disingkat Hc. Simbol ini mencerminkan titik demagnetisasi (kehilangan medan magnet) oleh medan magnet yang lain. Semakin tinggi bilangannya, semakin sukar magnet untuk dikeluarkan.
- Ketumpatan fluks magnetik baki, disingkat Br. Ini adalah fluks magnet maksimum yang mampu dihasilkan oleh magnet.
- Sejajar dengan ketumpatan fluks magnetik adalah ketumpatan tenaga keseluruhan, disingkat Bmax. Semakin tinggi bilangannya, semakin kuat magnetnya.
- Pekali suhu sisa ketumpatan fluks magnetik, disingkat sebagai Tcoef Br dan dinyatakan sebagai peratusan darjah Celsius, menjelaskan bagaimana fluks magnet menurun ketika suhu magnet meningkat. Tcoef Br 0.1 bermaksud bahawa jika suhu magnet meningkat 100 darjah Celsius, fluks magnet menurun sebanyak 10 peratus.
- Suhu operasi maksimum (disingkat Tmax) adalah suhu tertinggi yang dapat dikendalikan oleh magnet tanpa kehilangan kekuatan medannya. Sebaik sahaja suhu magnet turun di bawah Tmax, magnet mengembalikan kekuatan medan magnet penuhnya. Sekiranya dipanaskan melebihi Tmax, magnet akan kehilangan sebahagian medannya secara kekal setelah disejukkan ke suhu operasi biasa. Walau bagaimanapun, jika dipanaskan hingga suhu Curie (disingkat Tcurie) magnet akan kehilangan daya magnetnya.
Langkah 2. Kenal pasti bahan untuk membuat magnet kekal
Magnet kekal biasanya dibuat dari salah satu bahan berikut:
- Boron besi Neodymium. Bahan ini mempunyai ketumpatan fluks magnet (12,800 gauss), kekuatan medan magnet paksaan (12,300 oersted), dan ketumpatan tenaga keseluruhan (40). Bahan ini mempunyai suhu operasi maksimum terendah masing-masing 150 darjah Celsius dan 310 darjah Celsius, dan pekali suhu -0.12.
- Samarium kobalt mempunyai kekuatan medan paksaan kedua tertinggi, pada 9,200 oersted, tetapi ketumpatan fluks magnetik 10,500 gauss dan ketumpatan tenaga keseluruhan 26. Suhu maksimum operasi jauh lebih tinggi daripada boron besi neodymium pada 300 darjah Celsius kerana Suhu kari 750 darjah celcius. Pekali suhu adalah 0.04.
- Alnico adalah aloi aluminium-nikel-kobalt. Bahan ini mempunyai ketumpatan fluks magnetik dekat dengan boron besi neodymium (12.500 gauss), tetapi kekuatan medan magnet paksaan 640 oersted dan ketumpatan tenaga keseluruhan hanya 5.5. Bahan ini mempunyai suhu operasi maksimum yang lebih tinggi daripada kobalt samarium, pada 540 darjah Celsius., Serta suhu Curie yang lebih tinggi 860 darjah Celsius, dan pekali suhu 0.02.
- Magnet seramik dan ferit mempunyai ketumpatan fluks yang lebih rendah dan ketumpatan tenaga keseluruhan daripada bahan lain, pada 3.900 gauss dan 3.5. Namun, ketumpatan fluks magnetiknya lebih baik daripada alnico, iaitu 3.200. Bahan ini mempunyai suhu operasi maksimum yang sama dengan kobalt samarium, tetapi suhu Curie yang jauh lebih rendah dari 460 darjah Celsius, dan pekali suhu -0 2. Oleh itu, magnet kehilangan kekuatan medan magnetnya lebih cepat pada suhu panas daripada bahan lain.
Langkah 3. Hitung bilangan putaran dalam gegelung elektromagnet
Semakin banyak putaran setiap panjang teras, semakin besar kekuatan medan magnet. Elektromagnet komersial mempunyai teras boleh laras dari salah satu bahan magnet yang dinyatakan di atas dan gegelung besar di sekelilingnya. Walau bagaimanapun, elektromagnet sederhana boleh dibuat dengan menggulung wayar di sekitar kuku dan memasang ujungnya ke bateri 1.5 volt.
Langkah 4. Periksa jumlah arus yang mengalir melalui gegelung elektromagnetik
Kami mengesyorkan agar anda menggunakan multimeter. Semakin besar arus, semakin kuat medan magnet yang dihasilkan.
Ampere per meter (A / m) adalah unit lain yang digunakan untuk mengukur kekuatan medan magnet. Unit ini menunjukkan bahawa jika arus, bilangan gegelung, atau keduanya meningkat, kekuatan medan magnet juga meningkat
Kaedah 2 dari 3: Menguji Julat Medan Magnetik dengan Klip Kertas
Langkah 1. Buat pemegang untuk magnet bar
Anda boleh membuat pemegang magnet sederhana menggunakan jepit kain dan cawan styrofoam. Kaedah ini sangat sesuai untuk mengajar medan magnet kepada pelajar sekolah rendah.
- Lekatkan hujung hujung jemuran ke bahagian bawah cawan.
- Balikkan cawan dengan tali jemuran di atasnya dan letakkan di atas meja.
- Pasangkan magnet ke tali jemuran.
Langkah 2. Bengkokkan klip kertas ke cangkuk
Cara termudah untuk melakukan ini adalah dengan menarik tepi luar klip kertas. Cangkuk ini akan menggantung banyak klip kertas.
Langkah 3. Terus tambahkan klip kertas untuk mengukur kekuatan magnet
Pasang klip kertas yang bengkok ke salah satu kutub magnet. bahagian cangkuk hendaklah digantung dengan bebas. Gantungkan klip kertas di cangkuk. Teruskan sehingga berat klip kertas jatuh cangkuk.
Langkah 4. Catat bilangan klip kertas yang menyebabkan cangkuknya jatuh
Apabila cangkuk jatuh di bawah berat yang dipikulnya, perhatikan jumlah klip kertas yang tergantung di cangkuk.
Langkah 5. Lekatkan pita pelekat pada magnet bar
Pasang 3 helai pita pelekat kecil ke magnet bar dan gantungkan cangkuk ke belakang.
Langkah 6. Tambahkan klip kertas di cangkuk sehingga jatuh dari magnet
Ulangi kaedah klip kertas sebelumnya dari cangkuk penjepit kertas awal, sehingga akhirnya jatuh dari magnet.
Langkah 7. Tuliskan berapa banyak klip yang diperlukan untuk melepaskan cangkuk
Pastikan anda mencatat jumlah jalur pita pelekat dan klip kertas yang digunakan.
Langkah 8. Ulangi langkah sebelumnya beberapa kali dengan pita pelekat
Setiap kali, catat jumlah klip kertas yang diperlukan untuk jatuh dari magnet. Anda harus perhatikan bahawa setiap kali pita ditambahkan, lebih sedikit klip diperlukan untuk melepaskan cangkuk.
Kaedah 3 dari 3: Menguji Medan Magnetik dengan Gaussmeter
Langkah 1. Hitung asas atau voltan / voltan awal
Anda boleh menggunakan gaussmeter, juga dikenal sebagai magnetometer atau pengesan medan elektromagnetik (EMF), yang merupakan alat mudah alih yang mengukur kekuatan dan arah medan magnet. Peranti ini biasanya senang dibeli dan digunakan. Kaedah gaussmeter sesuai untuk mengajar medan magnet kepada pelajar sekolah menengah dan menengah. Inilah cara menggunakannya:
- Tetapkan voltan maksimum 10 volt DC (arus terus).
- Baca paparan voltan dengan meter dari magnet. Ini adalah voltan asas atau awal, yang dinyatakan sebagai V0.
Langkah 2. Sentuh sensor meter ke salah satu kutub magnet
Di beberapa gaussmeters, sensor ini, yang disebut sensor Hall, dibuat untuk menyatukan cip litar elektrik sehingga anda dapat menyentuh bar magnet ke sensor.
Langkah 3. Catat voltan baru
Voltan yang ditunjukkan oleh V1 akan meningkat atau menurun, bergantung pada bar magnet yang menyentuh sensor Hall. Sekiranya voltan meningkat, sensor menyentuh kutub magnet pencari selatan. Sekiranya voltan turun, ini bermaksud bahawa sensor menyentuh kutub magnet pencari utara.
Langkah 4. Cari perbezaan antara voltan awal dan baru
Sekiranya sensor dikalibrasi dalam milivol, bahagikan dengan 1.000 untuk menukar milivol ke volt.
Langkah 5. Bahagikan hasilnya dengan nilai kepekaan sensor
Sebagai contoh, jika sensor mempunyai kepekaan 5 millivolts per gauss, bahagikan dengan 10. Nilai yang diperoleh adalah kekuatan medan magnet di gauss.
Langkah 6. Ulangi ujian kekuatan medan magnet pada pelbagai jarak
Letakkan sensor pada jarak yang berbeza dari kutub magnet dan catat hasilnya.
