Door Chris Deziel – Bijgewerkt op 30 augustus 2022

MicroStockHub/iStock/GettyImages

Carl Friedrich Gauss (1777-1855) wordt gevierd als een van de grootste wiskundigen uit de geschiedenis en een pionier op het gebied van magnetisch veldonderzoek. Hij ontwierp het eerste praktische apparaat voor het meten van de sterkte en richting van magnetische velden – een magnometer – en introduceerde de gauss als eenheid van magnetische fluxdichtheid in het CGS-systeem. In het SI-systeem is de basiseenheid de Tesla, waarbij 1T =10000G.

Een gaussmeter is de moderne incarnatie van de magnometer van Gauss. Het bestaat doorgaans uit een Hall-effect-sonde, de meterbehuizing en een verbindingskabel. Het apparaat meet zowel de omvang als de oriëntatie van magnetische velden, waardoor het ideaal is voor lage tot matige veldsterktes. Voor zeer hoge velden wordt een Tesla-meter gebruikt, in wezen hetzelfde ontwerp, maar dan op grotere schaal.

Wat is het Hall-effect?

Het Hall-effect beschrijft hoe een magnetisch veld een elektrische stroom beïnvloedt die door een geleider vloeit. Wanneer een stroom een ​​geleider doorkruist die loodrecht op een magnetisch veld staat, duwt de Lorentz-kracht de ladingsdragers naar één kant, waardoor een transversale spanning ontstaat. Deze Hall-spanning (V) is direct evenredig met de magnetische veldsterkte (B) en de stroom (I), en omgekeerd evenredig met de ladingsdragerdichtheid (n) en de geleiderdikte (d). De relatie wordt uitgedrukt als:

V = (I B)/(n e d)

waar e is de elementaire lading.

Hoe werkt een Gauss-meter?

De kern van een gaussmeter is de Hall-sonde. Sondes zijn verkrijgbaar in platte en axiale configuraties:platte sondes blinken uit in het detecteren van transversale velden, terwijl axiale sondes zijn ontworpen voor velden die zijn uitgelijnd met de as van de sonde, zoals die in een solenoïde. Omdat kleine veldsondes kwetsbaar zijn, zijn veel sondes ingekapseld in messing of ander beschermend materiaal.

Tijdens bedrijf stuurt de meter een gecontroleerde teststroom door de sonde. De resulterende Hall-spanning wordt versterkt en omgezet in een digitale aflezing van de magnetische fluxdichtheid. Omdat veel magnetische velden in de loop van de tijd fluctueren, bieden veel meters functies om het display op een geselecteerde waarde te vergrendelen, meerdere metingen vast te leggen en op te slaan, of automatisch alleen de piekwaarde vast te leggen. Geavanceerde modellen maken onderscheid tussen DC- en AC-velden en berekenen de root-mean-square (RMS)-waarde voor AC-signalen.

Wie heeft er baat bij een Gauss-meter?

Gaussmeters zijn van onschatbare waarde voor elektriciens en ingenieurs die bedradingsproblemen diagnosticeren; contactloze spanningstesters vertrouwen bijvoorbeeld op hetzelfde principe. Ze worden ook gebruikt om de magnetische omgeving van elektriciteitsleidingen, huishoudelijke apparaten of industriële apparatuur te beoordelen. Hoewel de gezondheidseffecten van langdurige blootstelling aan sterke magnetische velden een onderwerp van voortdurend onderzoek blijven, stellen Gauss-meters professionals in staat de magnetische veldniveaus in residentiële en commerciële omgevingen te monitoren en te reguleren.