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磁場の強さを測定する方法にはどのようなものがありますか。

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A 回答 (2件)

直流か交流かもっと高周波か。

非常に弱い磁場か強い磁場かで測定器(センサ)の種類が変わります。
SQUIDからMRセンサ、MIセンサ、フラックスゲートセンサ、ホール素子などは直流の低い磁場から計測出来ます。
単純なコイルやロゴスキーコイルなどは直流は計測できませんが交流磁場なら計測出来ます。電界も拾うのでシールディッドループ構造の磁界計測アンテナなどもあります。
1つのセンサで全てを計測できるものはありませんがホール素子などは一般的です。なお、温度ドリフトなどが問題になる場合もあります。市販の計測器には校正のためのゼロガウスチャンバが付属しています。(そこに入れてゼロ点を合わせます)

大雑把な計測の目安としては、地磁気以上のレベルか以下のレベルの測定かで方式が変わると思います。
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この回答へのお礼

参考になりました。ありがとうございました。

お礼日時:2012/09/28 17:15

弱磁場ならホール素子、SQUID磁束計による測定。



磁化の大きさならVSM。

その他の計測器は下のURLを参照。
http://www.toyo.co.jp/magne/
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この回答へのお礼

ありがとうございました。

お礼日時:2012/09/28 17:16

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Q磁石が持つ磁界の強さの定量的な測定方法(機械を用いない方法)

途上国で理科を教えている友人から、
以下のメールが来ました。

私は物理を学んだことはあったのですが、
答えられずに困っています。

どうか、みなさんのお力をお貸し下さい。

以下、友人からのメールです。

「磁石の周りの磁界の強さを定量的に測りたいのですが、
機械を使わず測定できる方法は知りませんか?
日本では磁界の強さを測るセンサが売っていると聞いたのですが、
途上国ではそのような機械はなくて。
もしよろしければ、手作りで作れる実験器具などを用いて、
数値として計測できる方法を
ご存じでしたら教えて下さい。」

Aベストアンサー

磁界の強さを測るセンサというのはガウスメーターみたいなものですよね。測定子は数百円で売っているものですしガウスメーター自体を自作してしまうことも可能なわけで...「手作りで作れる実験器具」というのにどこまで含んでいいのかが分からないのですし、どれくらいの年齢が対象の理科なのかにもよりますので、素人考えでの測定方法を。

・クリップや砂鉄をどのくらいの量持ち上げることができるかで測定
 そんなの小学生レベルじゃん!とか言いたくなるかもしれませんね。しかし砂鉄の量をきちんと計量すれば数値化はできますし、そうすれば相対的な強さは求めることができるかと思います。
 また紙の下に磁石、紙の上に砂鉄を置いて、紙をトントンたたき磁力線を目で見える状態にしてその大きさを記録するような使い方ができるかもしれません。
 ほかにもパイプの中に鉄球を入れてパイプの外に置いた磁石でそれを固定します。そしてパイプを傾けて何度のところで鉄球が転がってしまうかとかでもいいかもしれません。
 これらの場合は相当な測定誤差が出ると思いますが


・電磁石を使う方法
 磁石と電気を通している電磁石をくっつけます。そして電磁石が下になるように磁石を持ち上げてから少しずつ電磁石にかける電圧を下げます。そして電磁石が落ちたときの電圧を測定。
 この方法の難点は電磁石に電気を通さなくても磁石にくっついてしまい、そのままで落ちないことがある点。
 磁石を吊るし型のばねばかりに固定して、その下に置いた電磁石でひっぱって、"○○gの力にするには何ボルト必要"のように測るのもいいかもしれません。


・電磁誘導を使う方法
 #2さんの方法です。電流が流れるのは一瞬ですのでメーターはアナログ式の方がいいです。また磁石を動かす速さによって電圧が変わりますので一定の高さから落とすようにするといいと思います。

磁界の強さを測るセンサというのはガウスメーターみたいなものですよね。測定子は数百円で売っているものですしガウスメーター自体を自作してしまうことも可能なわけで...「手作りで作れる実験器具」というのにどこまで含んでいいのかが分からないのですし、どれくらいの年齢が対象の理科なのかにもよりますので、素人考えでの測定方法を。

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Q電流計の内部抵抗の要因

電流計の内部抵抗は何が原因になっているのですか。

Aベストアンサー

電流計は被測定系に直列に接続される関係から、極力内部抵抗を小さくされる必要が
あるのは質問者さんも承知の事項と思います。

原理は電圧計と同じですので、流れる電流量で可動コイルが反発力でメータを振らせ
ますからこのコイルの巻き線抵抗が内部抵抗となります。
*ちなみに、電流計の巻き線は太めにして内部抵抗を低くする工夫はされています。

簡単な説明サイト
http://wpedia.goo.ne.jp/wiki/%E9%9B%BB%E6%B5%81%E8%A8%88
 

QCdsセルの動作原理について

フォトダイオードやフォトトランジスタ、Cdsセルについて調べているのですが、Cdsセルの動作原理がよく分からないのです。
もしよろしければ、このことについて詳しく説明してください。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

CdSは半導体の一つです。
半導体とは、通常「伝導帯」には電子が無く「価電子帯」にのみ電子が存在します。
そのため、抵抗が大きいのです。
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これにより、電気抵抗値が下がるのです。

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Q計算値と理論値の誤差について

交流回路の実験をする前に、ある回路のインピーダンスZ(理論値)を計算で求めたあと、実験をしたあとの測定値を利用して、同じ所のインピーダンスZ(計算値)を求めると理論値と計算値の間で誤差が生じました。
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Aベストアンサー

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Q接触抵抗・熱起電力の発生~影響

只今機能性材料の特性評価というのを行っておりまして、4端子法を用いて、電気抵抗率、温度係数などを測定する実験を行っております。

本題ですが、この実験の時に「接触抵抗」及び「熱起電力」について、これらの発生メカニズム、及び電気抵抗の変化を測定する際に与える影響をご教授いただきたいです。

Aベストアンサー

接触抵抗
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かと思います。

熱起電力
異種材料を接合し、温度分布に不均一がある場合におきるかと。(特に温度を変化させながら測定する場合には、各部の温度が均一になりにくいので、影響は大きいかと思います。)
こちらは、電流端子に関してはほとんど影響は出ないでしょうが、電圧端子に関しては誤差の要因になるかと思います。(測定電圧のオフセットになるので)
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Qトランジスタの『接地回路』って?

大変初歩的な質問ですが、つまづいてます。
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Aベストアンサー

ベース接地とエミッター接地がわかればしめたものです。
混乱を招くといけないのであえて言わなかったのですが、コレクター接地が実は一番難しいのです。電子回路では接地の話をするときは交流についてだけのことしか考えません。だから直流電源は(交流的には)ショートして考えます。
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コレクタ接地回路は別名「エミッタ・フォロワ回路」ともいい、特別な用途以外には使われません。何しろ、増幅率が1以下(全く増幅しない)なのですから。

Q共振回路のグラフのずれが生じる原因

図のような回路をもとに周波数fを30ほどの各点でVr、Vlcを測定し、その結果からアドミタンスYを求め、黒線のグラフを描きました。

次に、アドミタンスYは

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とあらわせるので、C、Lをそれぞれ実験で用いた値を代入しました。Rは共振回路に含まれる抵抗なので、計算し、代入しました。

これより求められた数式をグラフで描くと赤線になる。

問題は、なぜ違いが出たかなのですが、コードの接触不良で、実験途中に明らかにVr、Vlcの値が変わったため誤差がでた。 

このほかに何かありますか?教えてください。

Aベストアンサー

 下の回答者さんの回答のように、R/C/Lの公称値からのズレが比率として大きいと思いますが、付加的に電圧計の内部抵抗の影響の要因もあるかと思います。

 抵抗の電圧を測定する部分は電圧計の内部抵抗によっても周波数による測定誤差特性はほとんど変わりませんが、C・Lの電圧を測定する電圧計の内部抵抗(R成分)によって、C・L部分の電圧の測定誤差は周波数によって変わります。
 全体として、理論値から周波数に依存したズレが生じます。

Qダイオードの静特性

ダイオードの静特性の実験で順方向電圧と逆方向電圧に別々に分けて実験してるんですけどなぜそのような必要性があるのでしょう?

Aベストアンサー

電圧計と電流計を繋ぐ位置を順方向と逆方向で変えるのはなぜか?という質問ですよね。順方向ではダイオードと電圧計を並列に接続した後、これらと直列に電流計を接続し(接続A)、逆方向ではダイオードと電流計を直列に接続した後、これらと並列に電圧計を接続するわけです(接続B)。

順方向ではダイオードは抵抗が小さいので、電圧計を流れる電流は無視でき、接続Aでいいわけですが、逆方向では抵抗が電圧計の内部抵抗に比べて無視できなくなり(場合によっては大きくなり)、電圧計を流れる電流が無視できなくなるので接続Bで測るわけです。

また、順方向で接続Bで測定を行うと、ダイオードの抵抗が小さいので、電流計での電圧降下が無視できなくなり、まずいわけです。

電圧計の内部抵抗は大きく、電流計のそれは小さいことを考えると、低抵抗測定では「電流を流して電圧を測る」のが良く、高抵抗測定では「電圧をかけて電流を測る」方が良いことがわかるかと思います。

要するに、No1.の方がおっしゃるように、ダイオードは順方向と逆方向で抵抗がべらぼうに違うので、繋ぎ方を変えないといけないということです。

電圧計と電流計を繋ぐ位置を順方向と逆方向で変えるのはなぜか?という質問ですよね。順方向ではダイオードと電圧計を並列に接続した後、これらと直列に電流計を接続し(接続A)、逆方向ではダイオードと電流計を直列に接続した後、これらと並列に電圧計を接続するわけです(接続B)。

順方向ではダイオードは抵抗が小さいので、電圧計を流れる電流は無視でき、接続Aでいいわけですが、逆方向では抵抗が電圧計の内部抵抗に比べて無視できなくなり(場合によっては大きくなり)、電圧計を流れる電流が無視できな...続きを読む

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並列回路の力率についてなのですが、抵抗とリアクタンスを並列に接続した回路の力率を求めたのですが分子、分母が逆になってしまいます。
どこを間違えているのでしょうか

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>X/(X^2+R^2)とZ/Rとどう結び付くのでしょうか

?? 力率は複素インピーダンスの実数成分を複素インピーダンスの絶対値で割ったもの。
複素インピーダンスの極表示の角度をθとすると cosθです。

Re(Z) = |Z|cosθ
Im(Z) = |Z|sinθ

という関係なので cosθ=Re(Z)/|Z|で力率が求まるのです。

アドミタンスを使っても同じ。
複素数の逆数は極表示で角度の符号が逆転するだけなのです。

Y=1/Z = |Y|cosθ' + j|Y|sinθ'={Re(Z)-jIm(Z)}/{Re(Z)^2-jIm(Z)^2}
={|Z|cosθ-j|Z|sinθ}/{Re(Z)^2-jIm(Z)^2}

→|Y|=1/{Re(Z)^2-jIm(Z)^2}=1/|Z|, θ=-θ'

なので、力率は Re(Y)/|Y| で求まります。

Re(Y)/|Y|=(1/R)/√((1/R)^2+(1/X)^2)
=X/√(X^2+R^2)

本来の定義からR/Z とか Z/R とかに逸れていってしまう心理が
どうもよくわかりません。

なぜこんなものに引きずられてしまうのでしょう?

>X/(X^2+R^2)とZ/Rとどう結び付くのでしょうか

?? 力率は複素インピーダンスの実数成分を複素インピーダンスの絶対値で割ったもの。
複素インピーダンスの極表示の角度をθとすると cosθです。

Re(Z) = |Z|cosθ
Im(Z) = |Z|sinθ

という関係なので cosθ=Re(Z)/|Z|で力率が求まるのです。

アドミタンスを使っても同じ。
複素数の逆数は極表示で角度の符号が逆転するだけなのです。

Y=1/Z = |Y|cosθ' + j|Y|sinθ'={Re(Z)-jIm(Z)}/{Re(Z)^2-jIm(Z)^2}
={|Z|cosθ-j|Z|sinθ}/{Re(Z)^2-jIm(Z)^2}

→|Y|=1/{Re(Z)^2...続きを読む

Qフィルタ回路(ローパスフィルタ)

発振器を用いて正弦波を発生させ、フィルタ回路(ローパスフィルタ)に入力。入力電圧および出力電圧はオシロスコープにより測定し、周波数を変化させて入力電圧及び出力電圧の比と位相差を調べる実験を行い、電圧比とその理論値,位相差とその理論値の差はあまり無かったのですが、少々誤差が生じました。この誤差が生じる原因はオシロスコープからデータを読み取った時に読み間違いしてしまったと言う人為的ミスだけなのでしょうか><他に誤差が生じてしまう原因を教えてください。。願いします。

Aベストアンサー

・オシロスコープの測定精度
・フィルタ回路を構成する部品(LやC)の誤差
・LやCが純粋なLまたはCではなく、寄生成分としてLCRを持つ影響
・フィルタ回路の設計には無い寄生成分の影響例えばリード線のインダクタンスとか

これくらいですかねぇ。。。
測定精度はオシロスコープのマニュアル読めば判ります。
L、Cの誤差は部品カタログにあります。CLRの値は見つからないかも知れませんが、カタログにあるかも。
寄生成分の影響は、、、すぐには判りません。

とりあえずはオシロの精度とLCの誤差から、どれ位の差ならあり得るのか計算してみてはいかがでしょうか。

丸写ししないでね(笑)


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