Магнитные весы

Магни́тные весы́ — устройство для измерения магнитной восприимчивости тел, анизотропии восприимчивости, а также вертикальной и горизонтальной составляющих напряжённости магнитного поля Земли.

Физические основы

Магнитные весы по конструкции могут быть рычажными, крутильными или маятниковыми. В каждой из этих систем создаются условия для уравновешивания силой тяжести рычага, крутильного момента или маятника, к которому закреплены чувствительные элементы (например, магниты), механических моментов, возникающих вследствие воздействия на эти элементы внешнего магнитного поля. Чувствительность магнитных весов достигает величины Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \thicksim 10^{-15}} нТл, а погрешность относительных измерений Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \thicksim 1}  %.

Существует несколько методов, используемых в конструкциях магнитных весов. В методе Гуи восприимчивость магнитного материала измеряется по силе, с которой исследуемый образец в виде длинного цилиндра (или трубки с порошком) втягивается в поле электромагнита (обычно внутрь соленоида). В этом случае сила определяется как:

Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle F= \int \chi H \frac{dH}{dz} \rho dz=\frac{1}{2}\rho \chi(H^2_0-H^2_1)} ,

где Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \chi}  — удельная магнитная восприимчивость, Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle H_0}  — напряжённость магнитного поля в центре, Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \rho}  — масса образца на 1 см длины стержня (трубки с порошком).

Метод Фарадея основан на измерении силы, действующей на образец, помещённый в неоднородное магнитное поле. Недостатком этого метода является невозможность измерений массивных образцов, чтобы можно было пренебречь ошибкой измерений, возникающей из-за усреднения значения Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle H(dH/dz)} . В нулевом методе силу тяжести компенсируют моментами сил путём воздействия на рычаги, крутильный механизм или маятник специальными электромагнитами.

Градуировка магнитных весов осуществляется с помощью эталонов с точно известной магнитной восприимчивостью, обычно определяемой по кривым намагничивания.

Для измерения вертикальной составляющей магнитного поля Земли (непосредственно при проведении геологических разведок) используются магнитные весы с качающейся на призме магнитной системой. Осью вращения такой системы является заполированное ребро призмы.

Литература

• Калашников Н. В., Стоцкий Л. Р., Добрынина Н. П., Любимов Н. Г., Смирнов В. И., Тарасов Д. А. Единицы измерения и обозначения физико-технических величин. Справочник. — Москва : Изд-во «Недра», 1966.
• Преображенский А. А., Бишард Е. Г. Магнитные материалы и элементы : учебник для вузов. — Москва : Высшая школа, 1986.
• Зайкова В. А., Старцева И. Е., Филиппов Б. Н. Доменная структура и магнитные свойства электротехнических сталей. — Москва : Наука, 1992.
• Бозорт Р. М. Ферромагнетизм. — Москва : Изд. иностранной литературы, 1956.
• Вонсовский С. В. Магнетизм. — Москва : Наука, 1984.
• Чернышёв Е. Т., Чернышёва Н. Г., Чечурина Е. Н. Магнитные измерения. — Москва : Издательство Комитета стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР, 1972.
• Чечерников В. И. Магнитные измерения. — Москва : Издательство московского университета, 1969.
• Кифер И. И., Пантюшин В. С. Испытания ферромагнитных материалов. (Магнитные измерения). — Москва : Букинист, 1955.

Ссылки

• ГОСТ 8.030—2013. Государственная поверочная система для средств измерений магнитной индукции, магнитного потока, магнитного момента и градиента магнитной индукции

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Магнитные весы», расположенная по адресу: — «https://ru.ruwiki.ru/wiki/Магнитные_весы» Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».