Av Chris Deziel – Uppdaterad 30 augusti 2022

MicroStockHub/iStock/GettyImages

Carl Friedrich Gauss (1777-1855) hyllas som en av historiens största matematiker och en pionjär inom magnetfältsforskning. Han tog fram den första praktiska enheten för att mäta magnetfältets styrka och riktning - en magnometer - och introducerade gauss som en enhet för magnetisk flödestäthet i CGS-systemet. I SI-systemet är grundenheten tesla, där 1T =10000G.

En gaussmätare är den moderna inkarnationen av Gauss magnometer. Den består vanligtvis av en Hall-effektsond, mätarhuset och en anslutningskabel. Enheten mäter både magnituden och orienteringen av magnetiska fält, vilket gör den idealisk för låga till måttliga fältstyrkor. För mycket höga fält används en tesla-mätare – i huvudsak samma design skalad till större enheter.

Vad är Hall-effekten?

Hall-effekten beskriver hur ett magnetfält påverkar en elektrisk ström som flyter genom en ledare. När en ström passerar en ledare placerad vinkelrätt mot ett magnetfält, trycker Lorentz-kraften laddningsbärare åt sidan och skapar en tvärspänning. Denna Hall-spänning (V) är direkt proportionell mot den magnetiska fältstyrkan (B) och strömmen (I), och omvänt proportionell mot laddningsbärarens täthet (n) och ledarens tjocklek (d). Relationen uttrycks som:

V = (I B)/(n e d)

där e är den elementära laddningen.

Hur fungerar en Gauss-mätare?

Kärnan i en gaussmätare är dess Hall-sond. Sonder kommer i platta och axiella konfigurationer:platta sönder utmärker sig när det gäller att detektera tvärgående fält, medan axiella sönder är designade för fält i linje med sondens axel, till exempel de inuti en solenoid. Eftersom små fältsonder är ömtåliga, är många inneslutna i mässing eller andra skyddsmaterial.

Under drift driver mätaren en kontrollerad testström genom sonden. Den resulterande Hall-spänningen förstärks och omvandlas till en digital avläsning av magnetisk flödestäthet. Eftersom många magnetfält fluktuerar över tiden, erbjuder många mätare funktioner för att låsa displayen vid ett valt värde, fånga och lagra flera avläsningar eller automatiskt registrera endast toppvärdet. Avancerade modeller skiljer mellan DC- och AC-fält och beräknar RMS-värdet (rot-mean-square) för AC-signaler.

Vem har nytta av en Gauss-mätare?

Gaussmätare är ovärderliga för elektriker och ingenjörer som diagnostiserar ledningsproblem – beröringsfria spänningsprovare, till exempel, förlitar sig på samma princip. De används också för att bedöma den magnetiska miljön hos kraftledningar, hushållsapparater eller industriell utrustning. Även om hälsoeffekterna av långvarig exponering för starka magnetfält fortfarande är ett ämne för pågående forskning, gör gaussmätare det möjligt för proffs att övervaka och reglera magnetfältsnivåer i bostäder och kommersiella miljöer.