자력계에 대해서

테슬라 단위로 제공되는 자기장의 강도와 방향을 측정

자력계는 종종 "마그네토 미터"라고도 합니다. 금속 물체가 지구 자기장에 닿거나 가까이 가면 자기 특성을 나타냅니다. 전자와 전하가 자유롭게 흐르도록 하는 금속과 금속 합금의 조성을 가진 물질의 경우, 자기장이 방출됩니다. 나침반은 바늘이 자기 북쪽을 가리 키도록 지구의 자기장과 상호 작용하는 금속 물체의 좋은 예입니다. 자력계는 또한 특정 영역에 걸친 자속의 양인 자속 밀도를 측정합니다. 강의 흐름 방향으로 각을 이루면 물이 흐르도록 하는 그물로 자속을 생각할 수 있습니다. 자속은 이러한 방식으로 전기장이 흐르는 정도를 측정합니다. 직사각형 시트 또는 원통형 케이스와 같은 특정 평면 표면에서 측정하는 경우, 이 값으로 자기장을 결정할 수 있습니다. 이를 통해 물체 또는 움직이는 하전 입자에 힘을 가하는 자기장이 영역과 필드 사이의 각도에 어떻게 의존하는지 알아낼 수 있습니다. 자력계의 센서는 자기장으로 변환될 수 있는 자속 밀도를 감지합니다. 연구진은 자력계를 사용하여 다양한 암석 구조에서 방출되는 자기장을 측정함으로써 지구의 철 침전물을 감지합니다. 과학자들은 자력계를 사용하여 난파선과 바다 또는 지구 아래의 다른 물체의 위치를 결정할 수 있습니다. 자력계는 벡터 또는 스칼라일 수 있습니다. 벡터 자력계는 방향에 따라 공간의 특정 방향으로 자속 밀도를 감지합니다. 반면 스칼라 자력계는 측정되는 각도의 위치가 아니라 자속 벡터의 크기 나 강도만 감지합니다. 스마트폰 및 기타 휴대 전화는 내장 자력계를 사용하여 자기장을 측정하고 전화기 자체의 전류를 통해 북쪽으로 어느 길을 가는지 확인합니다. 일반적으로 스마트 폰은 지원할 수 있는 응용 프로그램 및 기능에 대해 다차원적인 목적으로 설계되었습니다. 스마트 폰은 또한 휴대폰의 가속도계 및 위치추적시스템 장치의 출력을 사용하여 위치 및 나침반 방향을 결정합니다. 이 가속도계는 스마트폰의 위치 및 방향을 결정할 수 있는 내장 장치입니다. 휴대 전화가 얼마나 빨리 가속되는지 측정하여 피트니스 기반 앱 및 위치추적시스템 서비스에 사용됩니다. 그들은 미세한 결정 구조의 센서를 사용하여 작동합니다. 미세한 결정 구조는 센서에 가해지는 힘을 계산하여 가속도의 정밀하고 미세한 변화를 감지할 수 있습니다. 화학 엔지니어 빌해먹은 엔지니어들이 이러한 가속도계를 실리콘으로 만들어 스마트 폰이 움직일 때 안전하고 안정적으로 유지할 수 있다고 말했습니다. 이 칩들은 지진 움직임을 감지하는 진동 또는 앞뒤로 움직이는 부분을 가지고 있습니다. 휴대폰은 이 장치에서 실리콘 시트의 정확한 움직임을 감지하여 가속도를 결정할 수 있습니다. 자력계는 작동 방식에 따라 크게 다를 수 있습니다. 나침반의 간단한 예를 들어, 나침반의 바늘은 지구 자기장의 북쪽과 정렬되어 정지 상태에 있을 때 평형 상태를 유지합니다. 이것은 그에 작용하는 힘의 합이 0이고 나침반 자체의 무게가 그에 작용하는 지구의 자기력으로 상쇄됨을 의미합니다. 이 예제는 간단하지만 다른 자력계가 작동할 수 있는 자기 특성을 보여줍니다. 전자 컴퍼스는 홀 효과, 자기 유도, 또는 자기저항효과와 같은 현상을 사용하여 자북 방향을 결정할 수 있습니다. 홀 효과는 전류가 흐르는 도체가 전류의 필드와 방향에 수직인 전압을 생성함을 의미합니다. 즉, 자력계는 반도체 물질을 사용하여 전류를 통과시키고 자기장이 근처에 있는지 확인할 수 있습니다. 그것은 자기장으로 인해 전류가 왜곡되거나 기울어지는 방식을 측정하며, 이것이 발생하는 전압은 홀 전압이며, 이는 자기장에 비례해야 합니다. 반대로 자기 유도 방법은 외부 자기장에 노출될 때 재료가 자화되는 방법을 측정합니다. 여기에는 자기장에 노출될 때 재료를 통한 자속 및 자력 강도를 측정하는 히스테리시스 곡선이라고도하는 감자 곡선을 만드는 것이 포함됩니다. 이러한 곡선을 통해 과학자와 엔지니어는 배터리 및 전자석과 같은 장치를 구성하는 재료를 해당 재료가 외부 자기장에 어떻게 반응하는지에 따라 분류할 수 있습니다. 외부 자계에 노출될 때 자속을 결정하고 이러한 재료가 경험하는 힘을 자력으로 분류 할 수 있습니다. 마지막으로, 자력계의 자기 저항 방법은 외부 자기장에 노출될 때 전기 저항을 변화시킬 수 있는 물체의 능력을 감지하는 데 의존합니다. 자기 유도 기술과 유사하게, 자력계는 자화의 대상이 된 후에 자화가 제거된 후에도 자기 특성을 나타내는 물질인 페로 마그넷의 이방성 자기 저항을 이용합니다. 자동 원격검침 시스템은 자화가 있을 때 전류 방향과 자화 사이의 감지를 포함합니다. 이것은 외부 장의 존재하에 물질을 구성하는 전자 오비탈의 스핀이 스스로 재분배할 때 발생합니다. 전자스핀은 전자가 스피닝 탑 또는 볼인 것처럼 실제로 회전하는 방법이 아니라 고유 양자 특성 및 각운동량의 형태입니다. 전류가 외부 자기장과 평행할 때 전기 저항은 최대값을 가지므로 전계를 적절히 계산할 수 있습니다. 자력계의 자기저항효과 센서는 자기장을 결정할 때 물리학의 기본 법칙에 의존합니다. 이 센서는 자기장이 있을 때 홀 효과를 나타내므로 전자가 아크 형태로 흐릅니다. 이 원형의 회전 운동 반경이 클수록 하전 입자의 경로가 커지고 자기장이 강해집니다. 아크 운동이 증가함에 따라 경로는 더 큰 저항을 하므로 장치는 하전 입자에 어떤 힘을 가할 것인지를 계산할 수 있습니다. 이러한 계산에는 여행용 가방 또는 전자 이동성, 외부 자기장의 존재 하에서 전자가 금속 또는 반도체를 통해 얼마나 빨리 이동할 수 있는지가 포함됩니다. 홀 효과가 있는 경우, 이를 홀 이동성이라 고도합니다. 수학적으로, 자력은 입자 속도와 입자 속도와 자기장의 곱의 곱에 해당하는 입자의 전하량과 같습니다. 이것은 자화에 대한 로렌츠 방정식의 교차 곱 형태를 취합니다. 모든 자력계의 응용 분야는 자기장이 관련된 분야에 걸쳐 있습니다. 금속 장비를 생성하고 가공하는 자동화된 제조 공장 및 제조 설비에서, 자력계는 기계가 금속을 뚫거나 금속을 절단하는 등의 작업을 수행할 때 적절한 방향을 유지하도록 보장할 수 있습니다. 샘플 재료를 연구하고 연구하는 실험실은 자기장에 노출될 때 홀 효과와 같은 다양한 물리적 힘이 어떻게 작용하는지 이해해야 합니다. 자기 모멘트를 반자성, 상자성, 강자성 또는 반 강자성으로 분류할 수 있습니다. 유사한 영역의 고고학자, 지질학자 및 연구원은 자기장이 다른 자기 특성을 결정하는 데 어떻게 사용될 수 있는지 또는 지구 표면 아래에서 물체를 찾는 방법을 알아냄으로써 물리 및 화학 물질의 특성을 감지할 수 있습니다. 연구자들은 석탄 매장지의 위치를 결정하고 지구 내부를 지도화할 수 있습니다.