Los magnetómetros (a veces escritos como "magneto metros") miden la fuerza y la dirección del campo magnético, generalmente en unidades de teslas. A medida que los objetos metálicos entran en contacto o se acercan al campo magnético de la Tierra, exhiben propiedades magnéticas.

Para los materiales con tal composición de metales y aleaciones metálicas que permiten que los electrones y la carga fluyan libremente, se emiten campos magnéticos. . Una brújula es un buen ejemplo de un objeto metálico que entra en interacciones con el campo magnético de la Tierra de modo que la aguja apunta al norte magnético.

Los magnetómetros también miden la densidad del flujo magnético, la cantidad de flujo magnético sobre un cierto zona. Puede pensar en el flujo como una red que permite que el agua fluya a través de él si forma un ángulo en la dirección de la corriente de un río. El flujo mide la cantidad de campo eléctrico que lo atraviesa de esta manera.

Puede determinar el campo magnético de este valor si lo mide sobre una superficie plana específica, como una lámina rectangular o una caja cilíndrica. Esto le permite descubrir cómo el campo magnético que ejerce una fuerza sobre un objeto o una partícula cargada móvil depende del ángulo entre el área y el campo.
El sensor del magnetómetro

El sensor de un magneto El medidor detecta la densidad de flujo magnético que se puede convertir en campo magnético. Los investigadores usan magnetómetros para detectar depósitos de hierro en la Tierra midiendo el campo magnético emitido por varias estructuras de roca. Los científicos también pueden usar magnetómetros para determinar la ubicación de naufragios y otros objetos debajo del mar o debajo de la tierra.

Un magnetómetro puede ser vectorial o escalar. Los magnetómetros vectoriales detectan la densidad de flujo en una dirección específica en el espacio dependiendo de cómo lo oriente. Los magnetómetros escalares, por otro lado, detectan solo la magnitud o la fuerza del vector de flujo, no la posición del ángulo en el que se mide.
Usos del magnetómetro

Los teléfonos inteligentes y otros teléfonos celulares usan en magnetómetros para medir campos magnéticos y determinar en qué dirección está el norte a través de la corriente desde el propio teléfono. Por lo general, los teléfonos inteligentes están diseñados con el propósito de ser multidimensionales para las aplicaciones y funciones que pueden admitir. Los teléfonos inteligentes también utilizan la salida del acelerómetro y la unidad GPS de un teléfono para determinar la ubicación y las direcciones de la brújula.

Estos acelerómetros son dispositivos integrados que pueden determinar la posición y orientación de los teléfonos inteligentes, como la dirección en la que se encuentra. señalando Estos se utilizan en aplicaciones basadas en el estado físico y servicios de GPS al medir la rapidez con que su teléfono acelera. Funcionan utilizando sensores de estructuras cristalinas microscópicas que pueden detectar cambios precisos y diminutos en la aceleración calculando la fuerza ejercida sobre ellos.

El ingeniero químico Bill Hammack dijo que los ingenieros crean estos acelerómetros de silicio para que permanezcan seguros y estable en los teléfonos inteligentes mientras se mueven. Estos chips tienen una parte que oscila, o se mueve hacia adelante y hacia atrás, que detecta movimientos sísmicos. El teléfono celular puede detectar el movimiento preciso de una lámina de silicio en este dispositivo para determinar la aceleración.
Magnetómetros en materiales

Un magnetómetro puede variar mucho en cómo funciona. Para el ejemplo simple de una brújula, la aguja de una brújula se alinea con el norte del campo magnético de la Tierra de modo que, cuando está en reposo, está en equilibrio. Esto significa que la suma de las fuerzas que actúan sobre ella es cero y el peso de la propia gravedad de la brújula se cancela con la fuerza magnética de la Tierra que actúa sobre ella. Aunque el ejemplo es simple, ilustra la propiedad del magnetismo que permite que otros magnetómetros funcionen.

Las brújulas electrónicas pueden determinar en qué dirección se encuentra el norte magnético utilizando fenómenos como el efecto Hall, la magnetoinducción o la resistencia de mange.
Física detrás del magnetómetro

El efecto Hall significa que los conductores que tienen corrientes eléctricas que fluyen a través de ellos crean un voltaje perpendicular al campo y la dirección de la corriente. Eso significa que los magnetómetros pueden usar material semiconductor para pasar corriente y determinar si hay un campo magnético cerca. Mide la forma en que la corriente se distorsiona o forma un ángulo debido al campo magnético, y el voltaje al que ocurre esto es el voltaje Hall, que debe ser proporcional al campo magnético.

Los métodos de magnetoinducción, por el contrario, miden cómo Un material magnetizado es o se convierte cuando se expone a un campo magnético externo. Esto implica crear curvas de desmagnetización, también conocidas como curvas BH o curvas de histéresis, que miden el flujo magnético y la fuerza de la fuerza magnética a través de un material cuando se exponen a un campo magnético.

Estas curvas permiten a los científicos e ingenieros clasificar el material que hace instale dispositivos como baterías y electroimanes según cómo respondan esos materiales al campo magnético externo. Pueden determinar qué flujo magnético y fuerza experimentan estos materiales cuando se exponen a los campos externos y clasificarlos por fuerza magnética.

Finalmente, los métodos de magnetorresistencia en magnetómetros se basan en detectar la capacidad de un objeto para cambiar la resistencia eléctrica cuando se exponen a un campo magnético externo De forma similar a las técnicas de magnetoinducción, los magnetómetros explotan la magnetorresistencia anisotrópica (AMR) de los ferromagnetos, materiales que, después de estar sujetos a la magnetización, muestran propiedades magnéticas incluso después de que se haya eliminado la magnetización.

La AMR implica la detección entre la dirección de la electricidad. corriente y magnetización en presencia de magnetización. Esto sucede cuando los giros de los orbitales de electrones que forman el material se redistribuyen en presencia de un campo externo.

El giro de electrones no es como un electrón gira realmente como si fuera un trompo o una bola, sino que es, más bien, una propiedad cuántica intrínseca y una forma de momento angular. La resistencia eléctrica tiene un valor máximo cuando la corriente es paralela a un campo magnético externo, de modo que el campo se puede calcular de manera apropiada. Fenómenos magnetométricos

Los sensores manorresistivos en magnetómetros se basan en leyes fundamentales de la física para determinar campo magnético. Estos sensores exhiben el efecto Hall en presencia de campos magnéticos de tal manera que los electrones dentro de ellos fluyen en forma de arco. Cuanto mayor es el radio de este movimiento giratorio circular, mayor es el camino que toman las partículas cargadas y más fuerte es el campo magnético.

Con el aumento de los movimientos del arco, el camino también tiene una mayor resistencia para que el dispositivo pueda calcular qué tipo de campo magnético ejercería esta fuerza sobre la partícula cargada.

Estos cálculos involucran la movilidad del portador o electrón, la rapidez con que un electrón puede moverse a través de un metal o semiconductor en presencia de un campo magnético externo. En presencia del efecto Hall, a veces se denomina movilidad Hall.

Matemáticamente, la fuerza magnética F
es igual a la carga de la partícula q
tiempo que producto cruzado de la velocidad de la partícula v
y el campo magnético B
. Toma la forma de la ecuación de Lorentz para magnetismo F \u003d q (vx B)
en la que x
es el producto cruzado.
••• Syed Hussain Ather

Si desea determinar el producto cruzado entre dos vectores a
y b
, puede descubrir que el vector resultante c
tiene la magnitud del paralelogramo que los dos los vectores abarcan El vector de producto cruzado resultante está en la dirección perpendicular a a
y b
dada por la regla de la derecha.

La regla de la derecha le dice que, si coloca su dedo índice derecho en la dirección del vector b y su dedo medio derecho en la dirección del vector a, el vector resultante c
va en la dirección de su pulgar derecho. En el diagrama anterior, se muestra la relación entre las tres direcciones de estos vectores.
••• Syed Hussain Ather

La ecuación de Lorentz le dice que con un mayor campo eléctrico, hay más fuerza eléctrica ejercida sobre una partícula cargada en movimiento en el campo. También puede relacionar tres vectores de fuerza magnética, campo magnético y velocidad de la partícula cargada a través de una regla de la derecha específicamente para estos vectores.

En el diagrama anterior, estas tres cantidades corresponden a la forma natural en que su derecha puntos de mano en estas direcciones. Cada índice y dedo medio y pulgar corresponden a una de las relaciones.
Otros fenómenos del magnetómetro

Los magnetómetros también pueden detectar la magnetostricción, una combinación de dos efectos. El primero es el efecto Joule, la forma en que un campo magnético provoca la contracción o expansión de un material físico. El segundo es el efecto Villari, cómo el material sometido a estrés externo cambia en la forma en que responde a los campos magnéticos.

Usando un material magnetoestrictivo que exhibe estos fenómenos de manera fácil de medir y depender uno del otro, Los magnetómetros pueden realizar mediciones aún más precisas y precisas del campo magnético. Debido a que el efecto magnetoestrictivo es muy pequeño, los dispositivos deben medirlo indirectamente.
Mediciones precisas del magnetómetro

Los sensores Fluxgate le dan al magnetómetro aún más precisión en la detección de campos magnéticos. Estos dispositivos constan de dos bobinas metálicas con núcleos ferromagnéticos, materiales que, después de estar sujetos a magnetización, muestran propiedades magnéticas incluso después de que se haya eliminado la magnetización.

Cuando determina el flujo magnético o el campo magnético que resulta de núcleo, puede averiguar qué corriente o cambio en la corriente podría haberlo causado. Los dos núcleos se colocan uno al lado del otro de tal manera que la forma en que los cables se enrollan alrededor de un núcleo refleja el otro.

Cuando envía una corriente alterna, una que invierte su dirección a intervalos regulares, produce un campo magnético en ambos núcleos. Los campos magnéticos inducidos deben oponerse entre sí y cancelarse entre sí si no hay un campo magnético externo. Si hay uno externo, el núcleo magnético se saturará en respuesta a este campo externo. Al determinar el cambio en el campo o flujo magnético, puede determinar la presencia de estos campos magnéticos externos.
El magnetómetro en la práctica

Las aplicaciones de cualquier magnetómetro abarcan disciplinas en las que el campo magnético es relevante. En las plantas de fabricación y dispositivos automatizados que crean y trabajan en equipos metálicos, un magnetómetro puede garantizar que las máquinas mantengan la dirección adecuada cuando realizan acciones como perforar metales o cortar materiales en forma.

Laboratorios que crean y realizan investigaciones. Los materiales de muestra necesitan comprender cómo entran en juego diversas fuerzas físicas como el efecto Hall cuando se exponen a campos magnéticos. Pueden clasificar los momentos magnéticos como diamagnéticos, paramagnéticos, ferromagnéticos o antiferromagnéticos.

Los materiales diamagnéticos tienen pocos electrones no apareados, por lo que no exhiben mucho comportamiento magnético, los paramagnéticos tienen electrones no apareados para permitir que los campos fluyan libremente, ferromagnéticos. el material muestra propiedades magnéticas en presencia de un campo externo con los espines de electrones paralelos a los dominios magnéticos, y los materiales antiferromagnéticos tienen los espines de electrones antiparalelos a ellos.

Los arqueólogos, geólogos e investigadores en áreas similares pueden detectar propiedades de materiales en física y química al descubrir cómo se puede usar el campo magnético para determinar otras propiedades magnéticas o cómo ubicar objetos en lo profundo debajo de la superficie de la Tierra. Pueden permitir a los investigadores determinar la ubicación de los depósitos de carbón y mapear el interior de la Tierra. Los profesionales militares consideran que estos dispositivos son útiles para localizar submarinos, y los astrónomos los consideran beneficiosos para explorar cómo los objetos en el espacio se ven afectados por el campo magnético de la Tierra.