גלאי מתכות - איך זה עובד?
גלאי המתכות, מכשיר אלקטרוני המסוגל לזהות מתכות בקרבתו ולהצביע על המרחק בין המתכת לגלאי עצמו. השימוש המשמעותי בגלאי מתכות החל בשנת 1960 ושימש למגוון רחב של דברים. השימוש בגלאי המתכות חולש על מגוון רחב של תחומים ובהם: ביטחון, ארכיאולוגיה, גיאולוגיה וכמובן, מחפשי האוצרות.
את היסודות הפיזיקליים על בסיסם פותח בהמשך גלאי המתכות גילה ג'יימס קלרק מאקסוול (James Clerk Maxwell) בשנת 1860. באמצעות מספר משוואות, ביטא מאקסוול מגוון רחב של תופעות טבע, בהן: התופעות החשמליות והמגנטיות, אופטיקה גיאומטרית, התאבכות, קיטוב וכו'. (ראה מילון מונחים בסוף המאמר). כדי להבין טוב יותר כיצד עובד גלאי המתכות, נכון שנעמוד תחילה על הקשר בין חשמל ומגנטיות.

העקרונות המרכזיים של מאקסוול

עקרון 1 – שינוי בשדה החשמלי לעולם יגרור שינוי בשדה המגנטי.

עקרון 2 – שינוי בשדה המגנטי לעולם יגרור שינוי בשדה החשמלי.

עקרונותיו של מאקסוול מבהירים למעשה כי חשמל ומגנטיות הן שתי תופעות המופיעות בסמיכות וקשורות זה בזו – אלקטרומגנטיות.

דוגמה לקשר שבין שדה חשמלי לשדה מגנטי אפשר לראות באמצעות הניסוי הפשוט המשלב חוט נחושת, בורג, מסמר וסוללה. בטרם נתחיל בניסוי ננסה למשוך את המסמר באמצעות הבורג. בשלב זה, לא תתקיים משיכה מגנטית בין המסמר והבורג ולא נצליח להזיז את האחד באמצעות השני. בתחילת הניסוי, נקיף את הבורג לכל אורכו ע"י חוט הנחושת. לאחר מכן, נחבר את חוט הנחושת לסוללה וננסה למשוך את המסמר בשנית. כאשר הזרם החשמלי יעבור בחוט הנחושת, ייווצר שדה מגנטי סביב הבורג שלמעשה ימשוך אליו את המסמר – השדה החשמלי סביב הבורג הוביל ליצירת שדה מגנטי באמצעותו נמשך המסמר.
אז איך עובדים גלאיי מתכות?

בעולם קיימים גלאים שונים הפועלים במגוון דרכים, אך העקרונות המרכזיים העומדים בבסיס כולם זהה. גלאי מתכות מורכב משני סלילים – סליל משדר וסליל מקלט.

כאשר יעבור זרם חשמלי בסליל המשדר יחול סביבו שדה מגנטי. השדה המגנטי ימשיך להתקיים בסמיכות לסליל המשדר בזמן שנסרוק שטח מסוים. כשיגיע המשדר לנקודה כלשהי בקרבת חפץ מתכתי השדה המגנטי (הנגרם כתוצאה ממעבר הזרם בסליל המשדר) יגרום לשינוי התנועה של האלקטרונים באטום החפץ המתכתי. כעת, השינוי בשדה המגנטי של החפץ לעולם יגרום לשינוי חשמלי בחפץ עצמו (כך עפ"י עקרונותיו של מאקסוול), וכפי שלמדו קודם לכן, השינוי החשמלי בחפץ המתכתי יגרור לשדה מגנטי סביבו.

גלאי המתכות למעשה קולט את השדה המגנטי השני – זה המופץ מהחפץ עצמו, כתגובה לשינוי החשמלי שהגלאי (באמצעות הסליל המשדר) גורם לו.

השדה המגנטי השני (של החפץ) נקלט בסליל המקלט של הגלאי. השדה המגנטי יוצר תגובה חשמלית בסליל המקלט וזה מאותת לנו באמצעות רמקול מובנה/שעון על הימצאותו של חפץ מתכתי בקרבתנו. ככל שנתקרב לחפץ, השדה המגנטי שייקלט בסליל המקלט יהיה חזק יותר, ייצר זרם חזק יותר בסליל שיהפוך לצליל חזק יותר ברמקול שלנו.

לסיכום, הקשר ההדוק בין חשמל ומגנטיות מאפשר דברים רבים ונפלאים – במקרה הזה, גילוי אוצרות מסתוריים או מפגעים פוטנציאלים. אז להבא, כשאתם רוצים לצאת לחפש את המטמון, הצטיידו בגלאי מתכות או בסוללה, בורג וחוט נחושת.
מילון מונחים

אופטיקה גיאומטריתענף בפיזיקה העוסק בתופעות האור שניתנות להתפרש כהתפשטות האור בקווים ישרים הנקראים "קרני אור".

התאבכות - תופעה 
פיזיקלית המתרחשת כאשר גלים משני מקורות או יותר נפגשים במרחב.

קיטוב - תכונה פיזיקלית כלשהי של גלים שמתפשטים במרחב.
 
ניתן לשלוח שרטוטי עיבוד שבבי לתמחור ישירות לדוא"ל: info@hitechm.co.il

היי-טק מכניקה, מפעל עיבוד שבבי. רחב חרשי הברזל 6, ירושלים. טל': 02-5455914 או 052-7507776 דוא"ל: info@hitechm.co.il
© 2017. כל הזכויות שמורות להיי-טק מכניקה בע"מ - מפעל עיבוד שבבי.