Hvordan fungerer et magnetometer?

Når du vil finde ud af styrken eller retningen af ​​et magnetfelt, er et magnetometer dit valgværktøj. De spænder fra det enkle - du kan nemt lave et i dit køkken - til komplekset, og de mere avancerede enheder er faste passagerer på rumforskningsopgaver. Det første magnetometer blev skabt af Carl Friedrich Gauss, som ofte kaldes "Prinsen for Matematik", og som offentliggjorde et papir i 1833, der beskriver en ny enhed, han kaldte et "magnometer". Hans design svarer meget til det enkle magnetometer, der beskrives nedenfor, som du kan oprette i dit køkken.

Typer

Fordi de er meget følsomme, kan magnetometre bruges til at finde arkæologiske steder, jernaflejringer , skibsvrag og andre ting, der har en magnetisk signatur. Et netværk af magnetometre rundt om i jorden overvåger konstant minutseffekter af solvinden på jordens magnetfelt og udgiver dataene på K-indekset (se Ressourcer). Der er to grundlæggende typer magnetometre. Skalære magnetometre måler styrken af ​​et magnetfelt, mens vektormagnetometre måler kompasretningen.

Opret din egen

Der er et simpelt vektormagnetometer, som du kan lave selv. En stangmagnet, der hænger fra en tråd, vil altid pege mod nord; ved at markere den ene ende af det, kan du få øje på små variationer, da magnetfeltet ændres. Ved at tilføje et spejl og lys kan du tage temmelig nøjagtige målinger og opdage virkningerne af magnetiske storme (for fuld vejledning, se Suntrek-linket i Resources).

Hall Effect

Mere kompliceret Magnetometre, som dem, der anvendes på rumfartøjer, bruger en række metoder til at detektere magnetfeltstyrke og detektion. De mest almindelige magnetometre kaldes Solid State Hall Effect sensorer. Disse sensorer anvender egenskaber ved elektrisk strøm, som påvirkes af tilstedeværelsen af ​​et magnetfelt, der ikke løber parallelt med strømretningen. Når der er et magnetfelt til stede, samles elektronerne (eller deres modsatte elektronhuller eller begge) i strømmen på den ene side af det ledende materiale. Når det er fraværende, løber elektronerne eller hullerne i en grundlæggende lige linje. Måden et magnetfelt påvirker bevægelsen af ​​elektronerne eller hullerne kan måles og bruges til at bestemme retningen af ​​et magnetfelt. Hall Effect sensorer producerer også en spænding, der er proportional med magnetfeltets styrke, hvilket gør dem både vektor og skalare magnetometre.

Magnetometre i dagligdagen

Vi støder ofte på magnetometre i vores daglige liv , selvom du måske ikke kender det, i form af metaldetektorer. Håndholdte metaldetektorer, der anvendes af skattejægere og hobbyister, bruger Hall Effect til at lokalisere metalgenstande. Ved hjælp af et fænomen kendt som faseforskydning kan detektorer differentiere mellem metaller ved at måle modstanden eller induktansen (konduktiviteten) af objektet.