자기장 측정 원리, 자기장 파라미터 측정 기기

지구의 자극 방향을 나타내는 최초의 자기 나침반은 기원전 3세기 중국에서 나타났습니다. 이들은 자성 철광석으로 만든 손잡이가 짧은 둥근 국자 형태의 장치였습니다.

숟가락은 매끄러운 구리 또는 나무 표면에 볼록한 부분이 있으며 기본 포인트를 나타내는 조디악 징후의 이미지로 구분이 그려져 있습니다. 나침반을 활성화하기 위해 숟가락을 가볍게 누르고 회전하기 시작했습니다. 결국 숟가락이 멈췄을 때 손잡이가 딱 맞았다. 지구의 남극 방향으로.

12세기부터 나침반은 유럽 여행자들에게 활발하게 사용되었습니다. 그들은 자기 편차를 결정하기 위해 육상 운송 및 해상 선박 모두에 설치되었습니다.

18세기 말부터 자기 현상은 당시 과학자들에게 신중한 연구 대상이 되었습니다. 1785년 펜던트는 지구 자기장의 강도를 정량화하는 방법을 제안했습니다. 1832년가우스는 보다 정확한 측정을 통해 자기장 세기의 절대값을 결정할 수 있는 가능성을 보여주었다.

전하의 이동 중에 관찰되는 자기 현상과 힘 효과 사이의 연결은 1820년 Oersted에 의해 처음 확립되었습니다. Maxwell은 나중에 이 관계를 합리적 형식으로 작성했습니다. 수학 방정식의 형태로 (1873):

현재까지 자기장의 매개 변수를 측정하는 데 다음 기술이 사용됩니다.

• 테슬라미터 - 힘 H의 값 또는 자기장 B의 유도를 측정하는 장치

• 웹미터 - 자속 Ф의 크기를 측정하기 위한 도구;

• 그래디언트 — 자기장 불균일성을 측정하는 장치.

또한 존재합니다:

• 자기 모멘트 M 측정 장치;

• 벡터 B의 방향을 측정하는 기구;

• 다양한 재료의 자기 상수를 측정하는 기기.

자기 유도 벡터 B는 강한 측면 동작의 강도를 나타냅니다. 자기장 (극 또는 전류에) 따라서 공간의 주어진 지점에서 주요 특성입니다.

따라서 연구 중인 자기장은 자석 또는 전류 요소와 강하게 상호 작용할 수 있으며, 회로를 관통하는 자기장이 시간이 지남에 따라 변하거나 회로의 위치가 자기장.

유도 자기장 B에서 길이 dl의 전류 전달 요소는 다음 공식을 사용하여 값을 찾을 수 있는 힘 F에 의해 작용합니다.

따라서 연구된 자기장의 유도 B는 이 자기장에 배치된 알려진 값 I의 직류와 함께 주어진 길이 l의 도체에 작용하는 힘 F에 의해 발견될 수 있습니다.

실제로 자기 측정은 자기 모멘트라는 양을 사용하여 편리하게 수행됩니다. 자기 모멘트 Pm은 전류 I로 영역 S의 윤곽을 특성화하며 자기 모멘트의 크기는 다음과 같이 결정됩니다.

N번 감은 코일을 사용하면 자기 모멘트는 다음과 같습니다.

자기 상호 작용력의 기계적 모멘트 M은 자기 모멘트 Pm과 자기장 유도 B의 값을 기반으로 다음과 같이 찾을 수 있습니다.

그러나 자기장을 측정하기 위해 기계적 힘의 표현을 사용하는 것이 항상 편리한 것은 아닙니다. 다행스럽게도 믿을 수 있는 또 다른 현상이 있습니다. 이것이 전자기 유도 현상입니다. 수학 형식의 전자기 유도 법칙은 다음과 같이 작성됩니다.

따라서 자기장은 힘 또는 유도 EMF로 나타납니다. 이 경우 자기장 자체의 소스는 알려진 바와 같이 전류입니다.

공간의 주어진 지점에서 자기장을 생성하는 전류를 알면 해당 지점(현재 요소에서 거리 r)에서 자기장 강도를 찾을 수 있습니다. Biot-Savart-Laplace 법칙을 사용하여:

진공에서의 자기 유도 B는 다음 관계식에 의해 자기장 강도 H(해당 전류에 의해 생성됨)와 관련이 있다는 점에 유의해야 합니다.

SI 시스템의 진공 자기 상수는 암페어로 정의됩니다.임의의 매체에 대해 이 상수는 주어진 매체의 자기 유도 대 진공에서의 자기 유도의 비율이며 이 상수를 호출합니다. 매체의 투자율:

공기의 투자율은 사실상 진공의 투자율과 일치합니다. 따라서 공기의 경우 자기 유도 B는 자기장 응력 H와 실질적으로 동일합니다.

자기유도 측정장치 NE에서 — Tesla [T], CGS 시스템 — Gauss [G] 및 1 T = 10000 G. 자기장 유도를 결정하기 위한 측정 장치를 테슬라미터라고 합니다.

자기장 강도 H는 미터당 암페어(A/m)로 측정되며, 1암페어/미터는 1암페어 솔레노이드 전류가 솔레노이드를 통해 흐를 때 단위 권선 밀도의 무한 길이 솔레노이드의 자기장 강도로 정의됩니다. 미터당 1암페어는 다른 방식으로 정의할 수 있습니다. 이는 루프 직경이 1미터이고 전류가 1암페어인 원형 회로의 중심에 있는 자기장의 강도입니다.

여기에서 유도 자속 F와 같은 값에 주목할 가치가 있습니다. 이것은 SI 시스템에서 Webers에서 측정되고 CGS 시스템에서 Maxwells에서 1μs = 0.00000001Wb로 측정되는 스칼라 양입니다. 1 Weber는 0으로 감소할 때 1쿨롱 전하가 1옴의 저항이 연결된 전도 회로를 통과하는 크기의 자속입니다.

자속 F를 초기 값으로 취하면 자기장 유도 B는 자속 밀도에 지나지 않습니다. 자속을 측정하는 장치를 웹미터라고 합니다.

우리는 위에서 자기 유도가 힘(또는 기계적 모멘트) 또는 회로에서 유도된 EMF에 의해 결정될 수 있음을 언급했습니다. 이것은 자속 또는 자기 유도가 기본 물리 법칙에 의해 자기량과 고유하게 관련된 또 다른 물리량(힘, 전하, 모멘트, 전위차)으로 표현되는 소위 직접 측정 변환입니다.

자기 유도 B 또는 자속 F가 전류 I 또는 길이 l 또는 반지름 r을 통과하는 변환을 역변환이라고 합니다. 이러한 변환은 자기 유도 B와 자기장의 강도 H 사이의 알려진 관계를 사용하여 Biot-Savart-Laplace 법칙을 기반으로 수행됩니다.