لماذا تريد تريد الكشف عن المعادن؟ أوه، لا أعرف… ربما تريد العثور على بعض الذهب في الأرض. يمكنك استخراج كل الأوساخ، أو يمكنك العثور على الموقع الذي يحتوي على الذهب قبل أنت تحفر. أو ربما كنت تبحث عن نيازك معدنية مدفونة. يمكنك أيضًا استخدام جهاز الكشف عن المعادن للعثور على الخاتم الذي فقدته على الشاطئ. هذه الأجهزة مفيدة للغاية.
لكن هل تعرف كيف يعملون؟ آها! عندما تفكر في ذلك، فإنه ليس واضحا. هناك أنواع مختلفة من أجهزة الكشف، لكنها جميعها تعتمد على نفس الفيزياء الرائعة للمجالات الكهربائية والمغناطيسية. دعونا نلقي نظرة، أليس كذلك؟
اذهب مع التدفق
أولاً، ما الذي يجعل المعادن مختلفة عن المواد الأخرى؟ يتكون أي جسم صلب من ذرات، تحتوي كل منها على إلكترونات سالبة الشحنة تدور حول نواة موجبة. في اللافلزات مثل البلاستيك أو الزجاج، تلتصق الإلكترونات إلى حد كبير بذراتها الأصلية.
أما في معدن مثل النحاس، فإن الإلكترونات الخارجية تسبح بحرية وتتقاسمها جميع الذرات. لهذا السبب يمكن للكهرباء أن تتدفق عبر المعدن، إذا قمت بتطبيق مجال كهربائي، فإنك تحصل على تدفق الإلكترونات في اتجاه معين، وهو ما نسميه التيار الكهربائي. المعادن موصلة.
قانون فاراداي
إذًا كيف تصنع مجالًا كهربائيًا؟ إن أبسط طريقة هي مجرد تطبيق شحنة على سطح جسم معدني عن طريق إضافة بعض الإلكترونات إليه، وهذا ما تفعله البطارية. من الواضح أن هذا لن ينجح في تحقيق أغراضنا. ستحتاج إلى الوصول إلى المعدن قبل العثور عليه، وهو أمر غير منطقي.
ولكن هناك طريقة أخرى للذهاب. وتبين أن أ تغيير المجال المغناطيسي كما يصنع مجالًا كهربائيًا. هذه هي الفكرة الأساسية لقانون فاراداي. إذا قمت بتحريك مغناطيس بالقرب من موصل معدني، فإن الحركة ستخلق مجالًا مغناطيسيًا متغيرًا ينتج مجالًا كهربائيًا. إذا كان هذا المجال الكهربائي موجودًا في طفرة معدنية: فستحصل على ما يسمى بتيار إيدي.
والعكس صحيح
ويذهب الأمر في الاتجاه الآخر أيضًا: تمامًا كما يخلق المجال المغناطيسي المتغير تيارًا كهربائيًا، فإن التيار الكهربائي يخلق مجالًا مغناطيسيًا. هل تتذكر مشروع معرض العلوم القديم حيث تقوم بلف سلك حول مسمار حديدي وتوصيل الأطراف بالبطارية؟ عندما يتدفق العصير، يصبح الظفر مغناطيسيًا مؤقتًا ويمكنه التقاط مشابك الورق.
ولكن كما رأينا للتو، فإنك لا تحتاج إلى بطارية. يخلق المجال المغناطيسي المتغير تيارات دوامية في المعدن، ثم تشكل هذه التيارات الدوامة مجالات مغناطيسية خاصة بها. انتظر! بل إنه أكثر جنونًا. ونظرًا لأن هذه التيارات الدوامة تخلق مجالات مغناطيسية، فسيكون هناك تفاعل بين المعدن والشيء الذي يخلق مجالًا مغناطيسيًا متغيرًا.
أنت الآن جاهز لأول كاشف معادن بسيط للغاية. لإنشاء مجال مغناطيسي متغير، سنستخدم فقط مغناطيسًا متحركًا. في العرض التوضيحي أدناه، قمت بوضع مغناطيس فوق العملة ثم قمت بسحبه بسرعة. تخلق الحركة تيارات دوامية في العملة، وهذه التيارات تشكل مجالًا مغناطيسيًا يتفاعل مع المغناطيس. يرى؟ العملات المعدنية تقفز.
