magnetische Suszeptibilität - dies ist eine Größe, die die Fähigkeit einer Substanz beschreibt, auf ein äußeres Magnetfeld zu reagieren. Die Messung der magnetischen Anfälligkeit ist ein wichtiges Instrument zur Erforschung der magnetischen Eigenschaften von Materialien und findet Anwendung in verschiedenen Bereichen von Wissenschaft und Technologie.
Die wichtigsten Methoden zur Messung der magnetischen Anfälligkeit sind methode der beweglichen Flasche, zahlungsmethode und die Faraday-Methode. Die Methode der beweglichen Flasche basiert auf der Verwendung einer Ausgleichsbrücke, bei der die zu messende Probe in eine der mit dem Vergleichsstoff gefüllten Flaschen gelegt wird. Die Kompensationsmethode ermöglicht es, die Größe der magnetischen Anfälligkeit einer Probe durch Messung des im Inneren des Magnetfelds auftretenden Magnetfelds zu bestimmen.
Die Faraday-Methode basiert auf der Messung von EMF, die in einer durch Draht und Probe gebildeten Schleife auftritt. Diese Methode ermöglicht es, die magnetische Anfälligkeit einer Probe durch Messung des magnetischen Flusses zu bestimmen, der durch einen Kreis fließt. Die Bedeutung der magnetischen Anfälligkeit ermöglicht es Ihnen, die Struktur und Eigenschaften eines Materials zu beurteilen und in praktischen Bereichen wie Materialwissenschaften, Elektrotechnik und Magnetfeldtechnik anzuwenden.
Bestimmung der magnetischen Anfälligkeit
Es gibt verschiedene Methoden und Werkzeuge, um die magnetische Anfälligkeit zu bestimmen. Eine grundlegende Methode ist Vergleichsmethode. Bei dieser Methode werden die magnetischen Eigenschaften des untersuchten Materials mit den magnetischen Eigenschaften des Referenzmaterials verglichen, bei dem die magnetische Anfälligkeit bekannt ist.
Um die magnetische Anfälligkeit zu messen, werden spezielle Geräte verwendet, die als magnesiometer oder Magnetometer. Sie sind normalerweise mit einem Elektromagneten ausgestattet, der ein Magnetfeld erzeugt, und einem Detektor, der das durch eine Substanz induzierte Magnetfeld misst.
Darüber hinaus gibt es andere Methoden zur Bestimmung der magnetischen Anfälligkeit, einschließlich Methoden zur Messung der Zugkraft, Methoden zur Messung des Ablenkungswinkels eines Kompasspfeils, Methoden zur Messung des magnetischen Widerstands und anderer.
Die Bestimmung der magnetischen Anfälligkeit ist ein wichtiger Schritt in der Erforschung der magnetischen Eigenschaften verschiedener Materialien und findet auch Anwendung in verschiedenen Bereichen wie Physik, Geologie, Elektrotechnik usw.
Bedeutung der magnetischen Anfälligkeit
Die magnetische Anfälligkeit wird normalerweise in relativen Einheiten gemessen, basierend auf der Größe der magnetischen Induktion und der magnetischen Polarisation. Ein großer Wert der magnetischen Anfälligkeit zeigt an, dass die Substanz leicht magnetisiert wird, während ein kleiner Wert auf eine schwache magnetische Wechselwirkung hindeutet.
Die Messung der magnetischen Anfälligkeit wird mit verschiedenen Methoden und Werkzeugen durchgeführt. Eine der gebräuchlichsten Methoden ist die Messung der Anfälligkeit mit einer Spule, bei der die Änderung der Magnetfeldinduktion in Abhängigkeit vom angeschlossenen Magnetfeld gemessen wird.
Eine andere Methode basiert auf der Messung der magnetischen Anfälligkeit mit einem Magnetometer, mit dem Sie die von einer Substanz erzeugte Magnetfeldstärke bestimmen können.
Es gibt auch spezielle Instrumente wie magnetische Susszeptivimeter und Magnetometer, die zur genauen Messung der magnetischen Anfälligkeit einer Substanz mit hoher Genauigkeit verwendet werden.
Der Wert der magnetischen Anfälligkeit ist ein wichtiger Parameter bei der Untersuchung der Eigenschaften und des Verhaltens verschiedener Materialien. Substanzen mit hoher magnetischer Anfälligkeit werden häufig in der Elektrotechnik und Elektronik verwendet, da sie stark magnetisiert werden können und eine hohe Leitfähigkeit von Magnetfeldern aufweisen.
| Substanz | Wert der magnetischen Anfälligkeit (χ) |
|---|---|
| Die Luft | 1,00000037 |
| Vakuum | 1,00000000055 |
| Eisen | 5,630 |
| Nickel | 0,604 |
| Aluminium | 0,00002248 |
Die Tabelle zeigt die Werte für die magnetische Anfälligkeit für bestimmte Substanzen. Es ist ersichtlich, dass verschiedene Materialien unterschiedliche magnetische Anfälligkeitswerte haben, die ihre magnetischen Eigenschaften und Anwendung beeinflussen.
Methoden der direkten Messung
Es gibt mehrere Methoden zur direkten Messung der magnetischen Anfälligkeit einer Substanz, die auf einer direkten Messung des magnetischen Moments einer Probe basieren.
Eine solche Methode ist die Hui-Methode, die auf der Verwendung der Wechselwirkung einer Probe mit einem Permanentmagnetfeld basiert. Die Probe wird in den Spalt zwischen den Polen eines Permanentmagneten gelegt, und die auf die Probe wirkende Kraft wird durch ihre magnetische Anfälligkeit bestimmt.
Eine weitere Methode zur direkten Messung ist die Zeeman-Methode, mit der die magnetische Anfälligkeit von Atomen und Molekülen gemessen wird. Es besteht darin, die Spektrallinie einer Materie in einem Magnetfeld zu messen. Durch die Verschiebung oder Spaltung der Linie wird die magnetische Anfälligkeit der Substanz bestimmt.
Die Methode des Viriders, die auf der Messung des Momentes der Kraft basiert, die auf eine Probe in einem Magnetfeld einwirkt, wird ebenfalls weit verbreitet verwendet. Diese Methode ermöglicht es Ihnen, die magnetische Anfälligkeit sowohl in konstanter Größe als auch in Abhängigkeit von der Temperatur und den äußeren Bedingungen zu messen.
Die Methoden der direkten Messung haben eine hohe Genauigkeit und Empfindlichkeit, was sie zu wichtigen Instrumenten bei der Untersuchung der magnetischen Eigenschaften einer Substanz macht.
Messung von Substanzen auf Basis von Superleitern
Verschiedene Methoden und Werkzeuge werden verwendet, um die magnetische Anfälligkeit von Superleitern zu messen. Eine der gebräuchlichsten Methoden ist die Messmethode mit einem superleitenden Quanteninterferometer.
Das Wesen dieser Methode ist wie folgt: das superleitende Material wird in ein Quanteninterferometer platziert, das durch zwei Magnetfelder gebildet wird, die mit ihm interagieren. Unter bestimmten Bedingungen treten Quantenübergänge und Veränderungen in der magnetischen Anfälligkeit einer Materie auf. Die Messung wird durchgeführt, indem Änderungen in der Intensität des durch den Superleiter durchströmenden Lichts analysiert werden.
Die folgenden Methoden und Werkzeuge werden ebenfalls verwendet, um die magnetische Anfälligkeit von Superleitern zu messen:
| Methode/Werkzeug | Die Beschreibung |
|---|---|
| SQUID (Superconducting Quantum Interference Device) | Es ist ein empfindliches Gerät, das sehr schwache Magnetfelder messen kann. Ein SQUID besteht aus einem Supraleiter, der in einer Schleife geschlossen ist und dem zu messenden Magnetfeld ausgesetzt ist. Die Änderung des Stroms in der Supraleiter-Schleife ermöglicht es, die magnetische Anfälligkeit einer Materie zu bestimmen. |
| Die Faraday-Methode | Diese Methode basiert auf elektromagnetischer Induktion. Das Magnetfeld, das durch den Strom erzeugt wird, der durch die Probe fließt, interagiert mit einem anderen Magnetfeld. Die Veränderung des magnetischen Flusses verursacht das Auftreten von EMF, wodurch die magnetische Anfälligkeit des Materials gemessen werden kann. |
| Fermi-Methode | Diese Methode basiert auf den Eigenschaften eines Supraleiters bei niedrigen Temperaturen. Wenn die Temperatur auf einen kritischen Supraleitungswert sinkt, ändert sich die magnetische Anfälligkeit. Diese Methode verwendet eine Änderung des supraleitenden Effekts, um die magnetische Anfälligkeit zu messen. |
Jede dieser Methoden und Werkzeuge hat ihre eigenen Vorteile und Einschränkungen. Die Verwendung von Superleitern zur Messung der magnetischen Anfälligkeit eröffnet neue Möglichkeiten für die Forschung in Materialwissenschaften, Physik und Technologie.
Anwendung des Vektormagnetisierers
Das Grundprinzip eines Vektormagnetisators besteht darin, ein variables Magnetfeld um die Probe herum zu erzeugen. Dabei bewirkt eine Änderung des Magnetfeldes eine Veränderung des magnetischen Moments der Substanz, wodurch die magnetische Anfälligkeit bestimmt werden kann.
Der Vektormagnetisator besteht aus einem speziellen System von Spulen, die es ermöglichen, ein variables Magnetfeld unterschiedlicher Frequenz und Intensität zu erzeugen. Bei Messungen wird die Probe in die Spulen gelegt und einem variablen Magnetfeld ausgesetzt.
Nach der Einwirkung eines Magnetfeldes auf eine Probe erfolgt eine Änderung des magnetischen Moments, die mit Hilfe von Sensoren am Gerät erfasst wird. Die erhaltenen Daten werden mit einer speziellen Software analysiert, um den Wert der magnetischen Anfälligkeit der Probe zu bestimmen.
Die Verwendung eines Vektormagnetisierers ermöglicht es Ihnen, die magnetische Anfälligkeit verschiedener Materialien bei unterschiedlichen Frequenzen zu messen. Es ist ein nützliches Werkzeug in der wissenschaftlichen Forschung sowie in der Industrie, in der die Kontrolle und Bestimmung der magnetischen Eigenschaften von Substanzen erforderlich ist.
Methoden der indirekten Messung
Im Gegensatz zu direkten Methoden, die auf der direkten Messung der magnetischen Anfälligkeit einer Probe basieren, verwenden indirekte Methoden verschiedene physikalische Phänomene und Eigenschaften, die mit der magnetischen Anfälligkeit eines Materials verbunden sind, um seine Werte zu bestimmen.
Methode der Magnetisierungskurven basierend auf der Tatsache, dass die Magnetisierungsfähigkeit eines Materials von seiner magnetischen Anfälligkeit abhängt. Mit einem speziellen Gerät, dem sogenannten Magnetisierungskurvenmessgerät, können Sie die Abhängigkeit der magnetischen Induktion von der Magnetfeldstärke untersuchen und ein Diagramm dieser Abhängigkeit erstellen, das als Magnetisierungskurve bezeichnet wird. Aus der Form und dem Charakter dieser Kurve kann die magnetische Anfälligkeit eines Materials ermittelt werden.
Methode zur Messung der magnetischen Permeabilität von Ferromagneten es besteht darin, die magnetische Durchlässigkeit eines Materials und seine Abhängigkeit vom Magnetfeld zu messen. Der Wert der magnetischen Permeabilität der zu untersuchenden Probe kann mit einem speziellen Gerät, dem sogenannten Geiger-Bridge, bestimmt werden. Durch ein magnetisches Wechselfeld wird die Probe magnetisiert und die Veränderung des magnetischen Flusses, der sich durch die Probe erstreckt, wird gemessen. Wenn Sie die geometrischen Parameter der Probe und den gemessenen Wert für die Änderung des magnetischen Flusses kennen, können Sie die magnetische Permeabilität berechnen.
Methode der Gravimetrie basiert auf einer Änderung der Masse der Probe, wenn sich ihre Magnetisierung ändert. Die Messung dieser Gewichtsänderung ermöglicht die Berechnung der Veränderung der magnetischen Permeabilität und damit der magnetischen Anfälligkeit des Materials. Zur Messung der Masse kann eine elektronische Waage verwendet werden, die sehr kleine Gewichtsveränderungen messen kann.
Indirekte Methoden zur Messung der magnetischen Anfälligkeit haben Vor- und Nachteile. Sie ermöglichen Ergebnisse ohne direkte Messungen, erfordern jedoch die Verwendung spezialisierter Geräte und Techniken sowie die Berücksichtigung bestimmter Faktoren wie der Mustergeometrie und der Umgebung.
Messung der magnetischen Polarisationsfähigkeit
Die wichtigsten Methoden zur Messung der magnetischen Polarisationsfähigkeit sind:
Aprikosen-Methode
Die Aprikosenmethode basiert auf der Messung des magnetischen Moments einer Probe in einem externen Magnetfeld. Mit speziellen Geräten wie einem Schwingungsmagnetometer wird das magnetische Moment einer Probe bei unterschiedlichen Magnetfeldwerten gemessen. Aus den erhaltenen Daten wird eine Kurve der Abhängigkeit des magnetischen Moments vom Magnetfeld erstellt, durch die die magnetische Polarisationsfähigkeit bestimmt wird.
Scan-Solenoid-Methode
Die Scan-Solenoid-Methode ermöglicht die Messung der magnetischen Polarisationsfähigkeit direkt im Material. Dazu wird ein spezielles Gerät verwendet – ein Scan-Magnet, das ein variables Magnetfeld im Material erzeugt. Die Messungen werden mit Sensoren durchgeführt, die im Inneren des Magnetventils platziert sind. Die erhaltenen Daten werden verarbeitet und auf deren Grundlage wird die magnetische Polarisationsfähigkeit des Materials bestimmt.
Ferromagnetische Resonanzmethode
Die ferromagnetische Resonanzmethode wird verwendet, um die magnetische Polarisierbarkeit ferromagnetischer Materialien zu messen. Es basiert auf dem Phänomen der Resonanzabsorption von Energie durch eine magnetische Substanz unter dem Einfluss eines variablen Magnetfeldes. Dabei wird die periodische Veränderung der magnetischen Anfälligkeit in Abhängigkeit von der Frequenz des äußeren Feldes gemessen. Aus den erhaltenen Daten wird die magnetische Polarisierbarkeit eines ferromagnetischen Materials bestimmt.
Die Messung der magnetischen Polarisationsfähigkeit ermöglicht es, Informationen über die magnetischen Eigenschaften von Materialien und deren Verhalten in Magnetfeldern zu erhalten. Dies ist wichtig für die Entwicklung neuer Materialien mit bestimmten magnetischen Eigenschaften und für das Verständnis ihrer Rolle in vielen physikalischen Prozessen.
Verwenden einer Kalibrierkurve
Um Messungen durchzuführen, müssen Sie zunächst die Kalibrierkurve für das verwendete Werkzeug bestimmen. Dies geschieht durch Messung der magnetischen Induktion bei unterschiedlichen Magnetfelddaten. Die empfangenen Daten werden dann verarbeitet und die Kalibrierkurve wird als Diagramm erstellt.
Nach der Bestimmung der Kalibrierkurve können Sie mit der Messung der magnetischen Anfälligkeit des zu untersuchenden Materials beginnen. Dazu müssen Sie das Material einem Magnetfeld unterschiedlicher Stärke aussetzen und die entsprechenden magnetischen Induktionswerte messen.
Mithilfe einer Kalibrierkurve können Sie die erhaltenen magnetischen Induktionswerte in eine magnetische Materialanfälligkeit umwandeln. Dies ermöglicht genauere Messergebnisse und eine genauere Bewertung der magnetischen Eigenschaften des zu untersuchenden Materials.
Daher ist die Verwendung einer Kalibrierkurve eine wichtige Methode zur Messung der magnetischen Anfälligkeit von Materialien und ermöglicht genauere und zuverlässigere Ergebnisse. Die Kalibrierkurve hilft dabei, die magnetischen Induktionswerte in magnetische Empfänglichkeitseinheiten umzuwandeln und vereinfacht die Analyse der empfangenen Daten.
Der Zusatz wartet auf den Arbeitsteil.
Eine andere gebräuchliche Methode ist die SIM-Methode (benachbarte Induktionen). Diese Methode basiert auf der Messung der magnetischen Induktion innerhalb einer Probe und dem Vergleich mit magnetischen Induktionen in der Umgebung. Durch Messung der Differenz zwischen benachbarten Induktionen kann die magnetische Anfälligkeit einer Probe bestimmt werden.
Es gibt auch komplexere Methoden zur Messung der magnetischen Anfälligkeit, wie die Variable Magnetfeldmethode (VSM) und die Nelson-Ryle-Methode. Die VSM-Methode basiert auf der Messung der Veränderung der magnetischen Induktion, wenn sie einem variablen Magnetfeld ausgesetzt wird, und die Nelson-Ryle-Methode verwendet die Messung der magnetischen Induktion bei verschiedenen Temperaturen, um die magnetische Anfälligkeit zu bestimmen.
Alle diese Methoden zur Messung der magnetischen Anfälligkeit haben ihre eigenen Vorteile und Grenzen, und die Auswahl der Methode hängt von den spezifischen Bedingungen und Anforderungen der Studie ab. Wissenschaftler und Ingenieure arbeiten ständig daran, neue Methoden und Werkzeuge zu entwickeln, um die magnetische Anfälligkeit von Materialien genauer und bequemer zu messen.
