MAGNETNA PREPUSTNOST: KONSTANTNA IN NAMIZNA - FIZIČNO - 2026

Magnetna prepustnost je fizikalna količina premoženja materije za ustvarjanje svoje magnetno polje, ko je prežeta z zunanjim magnetnim poljem.

Obe polji: zunanje in lastno, sta nameščeni in dajeta nastalo polje. A, predložiti, odvisen od materiala, ki je zunanje polje imenovano magnetno poljska jakost H , medtem ko prekriva zunanje polje plus material inducira v magnetne indukcije B .

Slika 1. Solenoid z µ magnetno prepustno materialno jedro. Vir: Wikimedia Commons.

Ko gre za homogene in izotropne materiale, sta polja H in B sorazmerna. In konstanta sorazmernosti (skalarna in pozitivna) je magnetna prepustnost, označena z grško črko μ:

B = μ H

V mednarodnem sistemu SI se magnetna indukcija B meri v Tesli (T), intenzivnost magnetnega polja H pa v Amperih nad metrom (A / m).

Ker mora μ zagotavljati dimenzijsko homogenost v enačbi, je enota μ v sistemu SI:

= (Tesla ⋅ meter) / Ampere = (T ⋅ m) / A

Magnetna prepustnost vakuuma

Poglejmo, kako magnetna polja, katerih absolutne vrednosti označujemo z B in H, nastajajo v tuljavi ali solenoidu. Od tam bo predstavljen koncept magnetne prepustnosti vakuuma.

Solenoid je sestavljen iz spiralno navitega prevodnika. Vsak zavoj spirale imenujemo zavoj. Če je tok skozi magnetni i, potem imamo elektromagnet, ki proizvaja magnetno polje B .

Poleg tega je vrednost magnetne indukcije B večja, ko se povečuje tok i. In tudi, ko se gostota zavojev n poveča (število N obratov med dolžino d solenoida).

Drugi dejavnik, ki vpliva na vrednost magnetnega polja, ki ga proizvaja elektromagnet, je magnetna prepustnost μ materiala, ki je v njem. Končno je velikost polja enaka:

B = μ. i .n = μ. v)

Kot je navedeno v prejšnjem razdelku, je intenzivnost magnetnega polja H:

H = i. (N / d)

To polje velikosti H, ki je odvisno samo od krožečega toka in gostote obratov solenoida, "prežema" material magnetne prepustnosti μ, zaradi česar se lahko magnetizira.

Potem se ustvari skupno polje velikosti B, ki je odvisno od materiala, ki je znotraj solenoida.

Solenoid v vakuumu

Podobno je, če je material znotraj solenoida vakuum, potem H polje "prežema" vakuum, pri čemer nastane nastalo polje B. Koeficient med B poljem v vakuumu in H, ki ga proizvede magnetni magnet, določa prepustnost vakuuma. , katere vrednost je:

μ o = 4π x 10 ^-7 (T⋅m) / A

Izkaže se, da je bila prejšnja vrednost natančna opredelitev do 20. maja 2019. Od tega datuma je bila narejena revizija mednarodnega sistema, ki vodi do μ ali pa se meri eksperimentalno.

Vendar doslej opravljene meritve kažejo, da je ta vrednost izjemno natančna.

Tabela magnetne prepustnosti

Materiali imajo značilno magnetno prepustnost. Zdaj je mogoče najti magnetno prepustnost z drugimi enotami. Za primer vzemimo enoto induktivnosti, ki je Henry (H):

1H = 1 (T * m ² ) / A.

Če primerjamo to enoto s tisto, ki je bila dana na začetku, se vidi, da obstaja podobnost, čeprav je razlika kvadratni meter, ki ga ima Henry. Zaradi tega se magnetna prepustnost šteje za induktivnost na enoto dolžine:

= H / m.

Magnetna prepustnost μ je tesno povezana z drugo fizikalno lastnostjo materialov, imenovano magnetna občutljivost χ, ki je opredeljena kot:

μ = μ ali (1 + χ)

V prejšnjem izrazu μ o je magnetna prepustnost vakuuma.

Magnetna susceptibilnost χ sorazmernost med zunanjim polja H in magnetizacije materialne M .

Relativna prepustnost

Zelo pogosto je izraziti magnetno prepustnost glede na prepustnost vakuuma. Znana je kot relativna prepustnost in ni nič drugega kot razmerje prepustnosti materiala in deleža vakuuma.

Po tej definiciji je relativna prepustnost neenakomerna. Je pa uporaben koncept za razvrščanje materialov.

Na primer, materiali so feromagnetni, dokler je njihova relativna prepustnost veliko večja od enotnosti.

Na enak način imajo paramagnetne snovi relativno prepustnost tik nad 1.

In končno, diamagnetni materiali imajo relativno propustnost tik pod enoto. Razlog je v tem, da se magnetizirajo tako, da ustvarijo polje, ki nasprotuje zunanjemu magnetnemu polju.

Omeniti velja, da feromagnetni materiali predstavljajo pojav, imenovan histereza, v katerem ohranjajo spomin na prej uporabljena polja. Na podlagi te lastnosti lahko tvorijo trajni magnet.

Slika 2. Feritni magnetni spomini. Vir: Wikimedia Commons

Zaradi magnetnega spomina feromagnetnih materialov so bili spomini na zgodnje digitalne računalnike majhni feritni toroidi, ki so jih vodili prevodniki. Tam so shranili, ekstrahirali ali izbrisali vsebino (1 ali 0) pomnilnika.

Materiali in njihova prepustnost

Tu je nekaj materialov z njihovo magnetno prepustnostjo v H / m in njihovo relativno prepustnostjo v oklepajih:

Likalnik: 6,3 x 10 ^-3 (5000)

Kobaltno železo : 2,3 x 10 ^-2 (18000)

Nikelj-železo: 1,25 x 10 ^-1 (100000)

Mangan-cink: 2,5 x 10 ^-2 (20000)

Ogljikovo jeklo: 1,26 x 10 ^-4 (100)

Neodim magnet: 1,32 x 10 ^-5 (1,05)

Platinum: 1,26 x 10 ^-6 1.0003

Aluminij: 1,26 x 10 ^-6 1.00002

Zrak 1.256 x 10 ^-6 (1.0000004)

Teflon 1.256 x 10 ^-6 (1.00001)

Suh les 1.256 x 10 ^-6 (1.0000003)

Baker 1,27 x10 ^-6 (0,999)

Čista voda 1,26 x 10 ^-6 (0,999992)

Superprevodnik: 0 (0)

Analiza tabel

Če pogledamo vrednosti v tej tabeli, je razvidno, da obstaja prva skupina z magnetno prepustnostjo glede na vrednost vakuuma z visokimi vrednostmi. To so feromagnetni materiali, zelo primerni za izdelavo elektromagnetov za proizvodnjo velikih magnetnih polj.

Slika 3. Krivulje B vs. H za feromagnetne, paramagnetne in diamagnetne materiale. Vir: Wikimedia Commons.

Nato imamo drugo skupino materialov z relativno magnetno prepustnostjo tik nad 1. To so paramagnetni materiali.

Nato lahko vidite materiale z relativno magnetno prepustnostjo tik pod enoto. To so diamagnetni materiali, kot sta čista voda in baker.

Končno imamo superprevodnik. Superprevodniki imajo ničelno magnetno prepustnost, ker popolnoma izključuje magnetno polje znotraj njih. Superprevodniki so neuporabni za uporabo v jedru elektromagneta.

Vendar so pogosto izvedeni superprevodni elektromagneti, vendar se superprevodnik v navitju uporablja za vzpostavitev zelo visokih električnih tokov, ki proizvajajo visoka magnetna polja.

Reference

1. Dialnet. Preprosti poskusi za iskanje magnetne prepustnosti. Pridobljeno: dialnet.unirioja.es
2. Figueroa, D. (2005). Serija: Fizika za znanost in tehniko. Zvezek 6. Elektromagnetizem. Uredil Douglas Figueroa (USB). 215-221.
3. Giancoli, D. 2006. Fizika: Načela uporabe. Dvorana 6. Ed Prentice. 560-562.
4. Kirkpatrick, L. 2007. Fizika: pogled na svet. 6. skrajšana izdaja. Cengage Learning. 233.
5. Youtube. Magnetizem 5 - prepustnost. Pridobljeno: youtube.com
6. Wikipedija. Magnetno polje. Pridobljeno: es.wikipedia.com
7. Wikipedija. Prepustnost (elektromagnetizem). Pridobljeno: en.wikipedia.com