Nam châm thường được tìm thấy trong động cơ, máy nổ, tủ lạnh, thẻ ghi nợ và thẻ tín dụng, cũng như các thiết bị điện tử như xe bán tải guitar điện, loa âm thanh nổi và ổ cứng máy tính. Nam châm có thể là nam châm vĩnh cửu, hình thành tự nhiên hoặc nam châm điện. Nam châm điện tạo ra từ trường khi có dòng điện chạy qua cuộn dây quấn quanh lõi sắt. Có một số yếu tố ảnh hưởng đến cường độ của từ trường và nhiều cách khác nhau để xác định cường độ của từ trường, và cả hai đều được thảo luận trong bài viết này.
Bươc chân
Phương pháp 1/3: Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ từ trường
Bước 1. Xem xét các đặc điểm của nam châm
Các tính chất của nam châm được mô tả bằng cách sử dụng các đặc điểm sau:
- Cường độ từ trường cưỡng bức, viết tắt là Hc. Biểu tượng này phản ánh điểm khử từ (mất từ trường) bởi một từ trường khác. Số càng cao thì nam châm càng khó loại bỏ.
- Mật độ từ thông dư, viết tắt là Br. Đây là từ thông lớn nhất mà nam châm có thể tạo ra.
- Tương ứng với mật độ từ thông là mật độ năng lượng tổng thể, viết tắt là Bmax. Số càng cao thì nam châm càng mạnh.
- Hệ số nhiệt độ của mật độ từ thông dư, viết tắt là Tcoef Br và được biểu thị bằng phần trăm độ C, giải thích cách từ thông giảm khi nhiệt độ từ tăng. Tcoef Br bằng 0,1 có nghĩa là nếu nhiệt độ của nam châm tăng thêm 100 độ C, thì từ thông giảm 10 phần trăm.
- Nhiệt độ hoạt động tối đa (viết tắt là Tmax) là nhiệt độ cao nhất mà nam châm có thể hoạt động mà không làm giảm cường độ trường của nó. Khi nhiệt độ của nam châm giảm xuống dưới Tmax, nam châm sẽ phục hồi toàn bộ cường độ từ trường của nó. Nếu bị nung nóng vượt quá Tmax, nam châm sẽ mất vĩnh viễn một phần trường của nó sau khi được làm mát đến nhiệt độ hoạt động bình thường. Tuy nhiên, nếu bị nung nóng đến nhiệt độ Curie (viết tắt là Tcurie) thì nam châm sẽ bị mất từ trường.
Bước 2. Xác định các vật liệu để chế tạo nam châm vĩnh cửu
Nam châm vĩnh cửu thường được làm bằng một trong những vật liệu sau:
- Neodymium sắt bo. Vật liệu này có mật độ từ thông (12.800 gauss), cường độ từ trường cưỡng bức (12.300) và mật độ năng lượng tổng thể (40). Vật liệu này có nhiệt độ hoạt động tối đa thấp nhất lần lượt là 150 độ C và 310 độ C và hệ số nhiệt độ -0,12.
- Samari coban có cường độ trường cưỡng bức cao thứ hai, ở mức 9.200 oersted, nhưng mật độ từ thông là 10.500 gauss và mật độ năng lượng tổng thể là 26. Nhiệt độ hoạt động tối đa của nó cao hơn nhiều so với boron neodymium ở 300 độ C do Curie nhiệt độ 750 độ C. Hệ số nhiệt độ của nó là 0,04.
- Alnico là hợp kim nhôm-niken-coban. Vật liệu này có mật độ từ thông gần với neodymium sắt bo (12.500 gauss), nhưng cường độ từ trường cưỡng bức là 640 và mật độ năng lượng tổng thể chỉ là 5,5. Vật liệu này có nhiệt độ hoạt động tối đa cao hơn samarium coban, ở 540 độ Độ C, cũng như nhiệt độ Curie cao hơn là 860 độ C và hệ số nhiệt độ là 0,02.
- Nam châm gốm và ferit có mật độ từ thông và mật độ năng lượng tổng thể thấp hơn nhiều so với các vật liệu khác, ở mức 3.900 gauss và 3.5. Tuy nhiên, mật độ từ thông của chúng tốt hơn alnico, là 3.200 oersted. Vật liệu này có cùng nhiệt độ hoạt động tối đa với samarium coban, nhưng nhiệt độ Curie thấp hơn nhiều là 460 độ C và hệ số nhiệt độ -0.2. Do đó, nam châm mất cường độ từ trường nhanh hơn ở nhiệt độ nóng so với các vật liệu khác.
Bước 3. Đếm số vòng dây trong cuộn dây của nam châm điện
Càng nhiều vòng trên mỗi lõi chiều dài, cường độ của từ trường càng lớn. Nam châm điện thương mại có lõi có thể điều chỉnh được của một trong những vật liệu từ tính được mô tả ở trên và một cuộn dây lớn xung quanh nó. Tuy nhiên, một nam châm điện đơn giản có thể được chế tạo bằng cách quấn dây quanh đinh và gắn hai đầu vào pin 1,5 vôn.
Bước 4. Kiểm tra lượng dòng điện chạy qua cuộn dây điện từ
Chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng đồng hồ vạn năng. Dòng điện càng lớn thì từ trường sinh ra càng mạnh.
Ampe trên mét (A / m) là một đơn vị khác được sử dụng để đo cường độ của từ trường. Đơn vị này chỉ ra rằng nếu tăng cường độ dòng điện, số lượng cuộn dây hoặc cả hai thì cường độ của từ trường cũng tăng lên
Phương pháp 2/3: Kiểm tra phạm vi của từ trường bằng kẹp giấy
Bước 1. Làm giá đỡ cho thanh nam châm
Bạn có thể làm một giá giữ từ tính đơn giản bằng cách sử dụng kẹp quần áo và cốc xốp. Phương pháp này phù hợp nhất để dạy từ trường cho học sinh tiểu học.
- Dán một đầu dài của dây phơi vào đáy cốc.
- Lật úp cốc có kẹp dây phơi quần áo và đặt nó lên bàn.
- Kẹp nam châm vào kẹp phơi quần áo.
Bước 2. Bẻ cong chiếc kẹp giấy thành một cái móc
Cách đơn giản nhất để làm điều này là kéo mép ngoài của chiếc kẹp giấy. Móc này sẽ treo được rất nhiều kẹp giấy.
Bước 3. Tiếp tục thêm kẹp giấy để đo độ bền của nam châm
Gắn một chiếc kẹp giấy đã uốn cong vào một trong các cực của nam châm. phần móc nên treo tự do. Treo kẹp giấy lên móc. Tiếp tục cho đến khi trọng lượng của kẹp giấy giảm móc.
Bước 4. Ghi lại số lượng kẹp giấy khiến chiếc móc rơi ra
Khi móc rơi xuống dưới trọng lượng mà nó đang mang, hãy ghi lại số lượng kẹp giấy treo trên móc.
Bước 5. Dán băng dính vào thanh nam châm
Gắn 3 dải băng keo nhỏ vào thanh nam châm và treo các móc lại.
Bước 6. Thêm một chiếc kẹp giấy trên móc cho đến khi nó rơi ra khỏi nam châm
Lặp lại phương pháp kẹp giấy trước đó từ móc kẹp giấy ban đầu, cho đến khi cuối cùng nó rơi ra khỏi nam châm.
Bước 7. Viết ra bao nhiêu clip để thả móc câu
Đảm bảo bạn ghi lại số lượng dải băng che và kẹp giấy đã sử dụng.
Bước 8. Lặp lại bước trước đó vài lần với nhiều băng dính hơn
Mỗi lần, ghi lại số lượng kẹp giấy cần thiết để rơi khỏi nam châm. Bạn cần lưu ý rằng mỗi lần thêm băng, cần ít kẹp hơn để làm rơi móc.
Phương pháp 3/3: Kiểm tra Từ trường bằng Gaussmeter
Bước 1. Tính toán cơ sở hoặc điện áp ban đầu / điện áp
Bạn có thể sử dụng gaussmeter, còn được gọi là từ kế hoặc máy dò trường điện từ (EMF), là một thiết bị cầm tay để đo cường độ và hướng của từ trường. Các thiết bị này thường dễ mua và sử dụng. Phương pháp gaussmeter phù hợp để dạy từ trường cho học sinh trung học cơ sở và trung học phổ thông. Đây là cách sử dụng nó:
- Đặt điện áp tối đa là 10 vôn DC (dòng điện một chiều).
- Đọc màn hình hiển thị điện áp với đồng hồ cách xa nam châm. Đây là điện áp gốc hoặc điện áp ban đầu, được biểu thị bằng V0.
Bước 2. Chạm cảm biến đồng hồ vào một trong các cực từ
Trong một số gaussmeters, cảm biến này, được gọi là cảm biến Hall, được chế tạo để tích hợp một chip mạch điện để bạn có thể chạm một thanh từ tính vào cảm biến.
Bước 3. Ghi lại điện áp mới
Điện áp biểu thị bằng V1 sẽ tăng hoặc giảm, tùy thuộc vào thanh từ tính chạm vào cảm biến Hall. Nếu điện áp tăng lên, cảm biến chạm vào cực từ của công cụ tìm phía nam. Nếu điện áp giảm, điều đó có nghĩa là cảm biến đang chạm vào cực từ của công cụ tìm phía bắc.
Bước 4. Tìm sự khác biệt giữa hiệu điện thế ban đầu và điện áp mới
Nếu cảm biến được hiệu chuẩn theo milivôn, hãy chia cho 1.000 để chuyển đổi milivôn thành vôn.
Bước 5. Chia kết quả cho giá trị độ nhạy của cảm biến
Ví dụ, nếu cảm biến có độ nhạy là 5 milivôn trên một gauss, hãy chia cho 10. Giá trị thu được là cường độ của từ trường tính bằng gauss.
Bước 6. Lặp lại kiểm tra cường độ từ trường ở các khoảng cách khác nhau
Đặt các cảm biến ở nhiều khoảng cách khác nhau từ các cực từ và ghi lại kết quả.
