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Die verborgene Welt der Magneten                                                                                                                       # 35



von

H.R. JOHNSON, S.M. DAVIS, und G.H. BEYER  
Virginia
Polytechnic Institute und State University  
Blacksburg
, VA 24061

SICHTBARMACHEN von MAGNETFELDERN:




ABSTRACT

  Was würde in eimem uneingeschränkten 3-D Raum geschehen, wenn Eisenfeilspäne nicht infolge der Schwerkraft in einer ebenen Fläche zu liegen kämen, welche Muster würde man sehen? Wir haben Magnetfeld-muster mit einer Vielzahl von Mitteln aufgezeichnet und dargestellt: als 3-D Oberflächen; als Konturenplan, und als flächige graphische Darstellung von zwei der Bereichskomponenten, wobei die dritte Komponente als Zeichen an der Spitze des Feldvektors gefärbt war. Wir hoffen, dass solche Muster auch anderen hilfreich sind, damit sie magnetische Phänomene verstehen.

  Einer der vielen Beiträge Faradays war sein Experiment, bei dem Eisenspäne über den Pole eines Magneten durch deren Kraft auf einer darüber liegenden Glasplatte ausgerichtet wurden. Doch dieses Muster ist vielleicht etwas irreführend, da Eisenspäne sich nur auf der Fläche der Platte anordnen können. Was wäre aber in einem uneingeschränkten 3-D Raum, wenn die Späne nicht durch die Schwerkraft in einer Ebene liegen, sondern die wahre Richtung der magnetischen Vektoren zeigen könnten?

  Wir messen die Komponenten unserer Magnetfeld mit drei aufeinander gegenseitig-senkrecht angeordneten Indium-Arsenid Halbleiter. Ihr Hall-Effekt verstärkt ihre Spannungen, digitalisiert und auf der Festplatte eines IBM Personal Computer (PC) gespeichert. Die Sonde mit den drei Halbleitern wird durch zwei Servomotoren genau positioniert, die schrittweise den Scan-Bereich oberhalb der Pole in einer Folge von kleinen Schritten abtasten. Auf verschiedene Art und Weise werden dann tausende von Daten angezeigt.

  Was sind die typischen Daten für einen bananenförmigen 6 Zoll (= 152,34mm) Alnico Magneten mit Nd-Fe-B Polen, die jeweils 1/8 x 5/16 x 1 Zoll (3,17 x 7,93 x 25,39mm) messen?

  Die Übersicht in Abbildung [Figure] A zeigt summiert die Daten. Das vermessene Gebiet befand sich 1/2 inch (=12,7mm) über den Polen und war 8,0 inch (=203,2mm) lang und 2,0 inch (= 50,8mm) breit. Der Sensor wurde in 1/10 Zoll (= 2,539mm) Schritten bewegt und hat für jede Komponente des Magnetfelds 1701 Datenpunkte vermessen. Ein Bell 620 Gaussmeter verstärkt die Spannungen dieser Hall-Effekt Sensoren.
Die Signale wurden über ein Metrabyte-Schnittstellen-Bord digitalisiert und auf einer Diskette gespeichert. Diese Daten dienten dann als Input für unsere Anzeigeprogramme.

  3-Dimensionale Oberflächenabbildungen für die X (horizontale), Y (vertikale), und Z (Längsrichtung) Vektoren finden sich in den Abbildungen B, C und D.  Eine typische Konturen-, oder topographische Karte ist die Abbildung [Figure] E.



























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