Os ímãs são comumente encontrados em motores, dínamos, geladeiras, cartões de débito e crédito, bem como em equipamentos eletrônicos, como captadores de guitarra elétrica, alto-falantes estéreo e discos rígidos de computador. Os ímãs podem ser permanentes, formados naturalmente ou eletroímãs. Um eletroímã cria um campo magnético quando uma corrente elétrica passa por uma bobina de fio que envolve um núcleo de ferro. Existem vários fatores que afetam a intensidade de um campo magnético e várias maneiras de determinar a intensidade do campo, e ambos são discutidos neste artigo.
Etapa
Método 1 de 3: Determinando fatores que afetam a intensidade do campo magnético
Etapa 1. Considere as características do ímã
As propriedades dos ímãs são descritas usando as seguintes características:
- A força do campo magnético coercitivo, abreviado como Hc. Este símbolo reflete o ponto de desmagnetização (perda de campo magnético) por outro campo magnético. Quanto maior o número, mais difícil é remover o ímã.
- Densidade de fluxo magnético residual, abreviado como Br. Este é o fluxo magnético máximo que um ímã é capaz de produzir.
- Correspondente à densidade de fluxo magnético está a densidade de energia geral, abreviada como Bmax. Quanto maior o número, mais forte é o ímã.
- O coeficiente de temperatura da densidade do fluxo magnético residual, abreviado como Tcoef Br e expresso como uma porcentagem de graus Celsius, explica como o fluxo magnético diminui à medida que a temperatura magnética aumenta. Um Tcoef Br de 0,1 significa que se a temperatura do ímã aumenta em 100 graus Celsius, o fluxo magnético diminui em 10 por cento.
- A temperatura máxima de operação (abreviada como Tmax) é a temperatura mais alta que um ímã pode operar sem perder sua força de campo. Uma vez que a temperatura do ímã cai abaixo do Tmax, o ímã recupera sua força total do campo magnético. Se aquecido além do Tmax, o ímã perderá parte de seu campo permanentemente, uma vez resfriado à temperatura normal de operação. No entanto, se aquecido à temperatura de Curie (abreviado como Tcurie), o ímã perderá sua força magnética.
Etapa 2. Identifique os materiais para fazer ímãs permanentes
Os ímãs permanentes são geralmente feitos de um dos seguintes materiais:
- Neodímio, ferro, boro. Este material tem uma densidade de fluxo magnético (12.800 gauss), uma força de campo magnético coercivo (12.300 oersted) e uma densidade de energia geral (40). Este material tem a temperatura operacional máxima mais baixa de 150 graus Celsius e 310 graus Celsius, respectivamente, e um coeficiente de temperatura de -0,12.
- Samário cobalto tem a segunda maior força de campo coercivo, em 9.200 oersted, mas uma densidade de fluxo magnético de 10.500 gauss e uma densidade de energia geral de 26. Sua temperatura máxima de operação é muito mais alta do que a do neodímio ferro boro a 300 graus Celsius devido ao seu Temperatura Curie de 750 graus Celsius. Seu coeficiente de temperatura é 0,04.
- Alnico é uma liga de alumínio-níquel-cobalto. Este material tem uma densidade de fluxo magnético próxima ao neodímio ferro boro (12.500 gauss), mas uma força de campo magnético coercivo de 640 oersted e uma densidade de energia geral de apenas 5,5. Este material tem uma temperatura operacional máxima mais alta do que o cobalto samário, a 540 graus Celsius., Bem como uma temperatura Curie mais alta de 860 graus Celsius e um coeficiente de temperatura de 0,02.
- Os ímãs de cerâmica e ferrite têm densidades de fluxo e densidades de energia gerais muito mais baixas do que outros materiais, em 3.900 gauss e 3.5. No entanto, suas densidades de fluxo magnético são melhores do que o alnico, que é 3.200 oersted. Este material tem a mesma temperatura máxima de operação do samário cobalto, mas uma temperatura Curie muito mais baixa de 460 graus Celsius e um coeficiente de temperatura de -0.2 Assim, os ímãs perdem sua força de campo magnético mais rapidamente em temperaturas altas do que outros materiais.
Etapa 3. Conte o número de voltas na bobina do eletroímã
Quanto mais voltas por comprimento do núcleo, maior será a força do campo magnético. Os eletroímãs comerciais têm um núcleo ajustável de um dos materiais magnéticos descritos acima e uma grande bobina em torno dele. No entanto, um eletroímã simples pode ser feito enrolando um fio em torno de um prego e prendendo as pontas a uma bateria de 1,5 volt.
Etapa 4. Verifique a quantidade de corrente que flui através da bobina eletromagnética
Recomendamos que você use um multímetro. Quanto maior a corrente, mais forte é o campo magnético produzido.
Ampere por metro (A / m) é outra unidade usada para medir a força de um campo magnético. Esta unidade indica que se a corrente, o número de bobinas ou ambos são aumentados, a força do campo magnético também aumenta
Método 2 de 3: Testando o intervalo do campo magnético com um clipe de papel
Etapa 1. Faça um suporte para o ímã em barra
Você pode fazer um suporte magnético simples usando prendedores de roupa e um copo de isopor. Este método é mais adequado para ensinar campos magnéticos a alunos do ensino fundamental.
- Cole uma ponta longa de um varal no fundo do copo.
- Vire o copo com a pinça de varal e coloque-o sobre a mesa.
- Prenda os ímãs nas pinças do varal.
Etapa 2. Dobre o clipe de papel em um gancho
A maneira mais fácil de fazer isso é puxando a borda externa do clipe de papel. Este gancho vai pendurar muitos clipes de papel.
Etapa 3. Continue adicionando clipes de papel para medir a força do ímã
Prenda um clipe de papel dobrado em um dos pólos do ímã. a parte do gancho deve ficar pendurada livremente. Pendure o clipe de papel no gancho. Continue até que o peso do clipe de papel solte o gancho.
Etapa 4. Registre o número de clipes de papel que fizeram com que o gancho caísse
Quando o gancho cair sob o peso que está carregando, observe o número de clipes de papel pendurados no gancho.
Etapa 5. Cole a fita adesiva no ímã em barra
Prenda 3 pequenas tiras de fita adesiva ao ímã em barra e pendure os ganchos para trás.
Etapa 6. Adicione um clipe de papel no gancho até que ele caia do ímã
Repita o método de clipe de papel anterior do gancho de clipe de papel inicial, até que ele finalmente caia do ímã.
Etapa 7. Anote quantos clipes são necessários para soltar o gancho
Certifique-se de registrar o número de tiras de fita adesiva e clipes de papel usados.
Etapa 8. Repita a etapa anterior várias vezes com mais fita adesiva
Cada vez, registre o número de clipes de papel necessários para cair do ímã. Você deve notar que cada vez que a fita é adicionada, menos clipe é necessário para soltar o gancho.
Método 3 de 3: Testando um campo magnético com um gaussímetro
Etapa 1. Calcule a tensão / tensão de base ou inicial
Você pode usar um gaussmeter, também conhecido como magnetômetro ou detector de campo eletromagnético (EMF), que é um dispositivo portátil que mede a força e a direção de um campo magnético. Esses dispositivos geralmente são fáceis de comprar e usar. O método gaussmeter é adequado para ensinar campos magnéticos a alunos do ensino fundamental e médio. Veja como usá-lo:
- Defina a tensão máxima de 10 volts DC (corrente contínua).
- Leia a exibição de tensão com o medidor longe do ímã. Esta é a tensão de base ou inicial, representada como V0.
Etapa 2. Toque o sensor do medidor em um dos pólos magnéticos
Em alguns gaussímetros, esse sensor, chamado de sensor Hall, é feito para integrar um chip de circuito elétrico de forma que você possa tocar uma barra magnética no sensor.
Etapa 3. Registre a nova tensão
A tensão representada por V1 aumentará ou diminuirá, dependendo da barra magnética que toca o sensor Hall. Se a tensão aumentar, o sensor toca o pólo magnético do localizador sul. Se a tensão cair, significa que o sensor está tocando o pólo magnético do localizador norte.
Etapa 4. Encontre a diferença entre as tensões inicial e nova
Se o sensor for calibrado em milivolts, divida por 1.000 para converter milivolts em volts.
Etapa 5. Divida o resultado pelo valor de sensibilidade do sensor
Por exemplo, se o sensor tem sensibilidade de 5 milivolts por gauss, divida por 10. O valor obtido é a força do campo magnético em gauss.
Etapa 6. Repita o teste de força do campo magnético em várias distâncias
Coloque os sensores em várias distâncias diferentes dos pólos magnéticos e registre os resultados.
