MÁGNESES PERMEABILITÁS: ÁLLANDÓ ÉS ASZTALI - FIZIKAI - 2026

A mágneses permeabilitás az anyag tulajdonságának fizikai mennyisége, amely saját mágneses mezőt hoz létre, amikor egy külső mágneses mező áthatolja.

Mindkét mezőt: a külső és a mezőt egymás fölé helyezzük, és így egy eredményt adunk. Az anyagtól független, a külső mezőt H mágneses mező erősségnek nevezzük, miközben a külső mező és az anyag átfedése a B mágneses indukcióban indukálódik.

1. ábra. Μ mágneses áteresztőképességű anyagmaggal ellátott mágnesszelep. Forrás: Wikimedia Commons.

Ha homogén és izotrop anyagokról van szó, a H és B mezők arányosak. És az arányosság állandója (skaláris és pozitív) a mágneses permeabilitás, amelyet görög μ betű jelöl:

B = μH

A SI Nemzetközi Rendszerben a B mágneses indukciót Tesla-ban (T) mérjük, míg a H mágneses mező intenzitását A-ban mérjük méter felett (A / m).

Mivel a μ-nek garantálnia kell az egyenlet dimenziós homogenitását, az SI rendszerben a μ egység:

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

A vákuum mágneses permeabilitása

Nézzük meg, hogy a mágneses mezők, amelyek abszolút értékeit B-vel és H-vel jelöljük, keletkeznek egy tekercsben vagy mágnesszelepen. Innentől kezdve bevezetésre kerül a vákuum mágneses permeabilitása.

A mágnesszelep spirálisan tekercselt vezetőből áll. A spirál minden egyes fordulását fordulásnak nevezzük. Ha az áram áthalad az i mágnesszelepen, akkor van egy olyan elektromágnes, amely B mágneses mezőt hoz létre.

Ezenkívül a B mágneses indukció értéke nagyobb, mivel az i áram növekszik. És akkor is, ha az n fordulat sűrűsége növekszik (az N fordulat száma a mágnesszelep d hossza között).

A másik tényező, amely befolyásolja a mágnesszóró által termelt mágneses mező értékét, a benne lévő anyag mágneses permeabilitása μ. Végül az említett mező nagysága:

B = μ. i.n = μ. i. (nincs)

Amint az előző szakaszban kifejtettük, a H mágneses mező intenzitása:

H = i. (N / d)

Ez a H nagyságú mező, amely csak a keringő áramtól és a mágnesszelep fordulatának sűrűségétől függ, "áthatolja" a μ mágneses áteresztőképességű anyagot, mágnesezve azt.

Ezután teljes B nagyságú mező jön létre, amely attól az anyagtól függ, amely a mágnesszelep belsejében van.

Mágnesszelep vákuumban

Hasonlóképpen, ha a mágnesszelepen belüli anyag vákuum, akkor a H-mező "átereszti" a vákuumot, és így egy B eredményt eredményez. A vákuumban lévő B-mező és a mágnesszelep által előállított H-hányados meghatározza a vákuum permeabilitását., amelynek értéke:

μ o = 4π x 10 ^-7 (T⋅m) / A

Kiderült, hogy a korábbi érték 2019. május 20-ig volt pontos meghatározás. Ettől az időponttól kezdve felülvizsgálták a Nemzetközi Rendszert, ami μ-hoz vezet, vagy kísérletileg mérhető.

Az eddig elvégzett mérések azonban azt mutatják, hogy ez az érték rendkívül pontos.

Mágneses permeabilitási táblázat

Az anyagok jellegzetes mágneses áteresztőképességgel rendelkeznek. Most már meg lehet találni a mágneses permeabilitást más egységekkel. Vegyük például az induktivitás mértékegységét, amely Henry (H):

1H = 1 (T * m ²) / A.

Összehasonlítva ezt az egységet az elején megadottakkal, látható, hogy van hasonlóság, bár a különbség Henry tulajdonában lévő négyzetméter. Ezért a mágneses permeabilitást hosszúság egységre eső induktivitásnak tekintik:

= H / m.

A μ mágneses permeabilitás szorosan kapcsolódik az anyagok egy másik fizikai tulajdonságához, az úgynevezett mágneses fogékonysághoz χ, amelyet a következőképpen határozunk meg:

μ = μ vagy (1 + χ)

Az előző μ o kifejezésben a vákuum mágneses permeabilitása látható.

A mágneses érzékenység a H külső mező és az M anyag mágnesezése közötti arányosság.

Relatív permeabilitás

Nagyon gyakori, hogy a mágneses permeabilitást a vákuum áteresztőképességével fejezik ki. Relatív permeabilitásnak nevezik, és nem más, mint az anyag és a vákuum permeabilitásának aránya.

E meghatározás szerint a relatív permeabilitás egység nélküli. De ez hasznos koncepció az anyagok osztályozására.

Például az anyagok feromágnesesek, amennyiben relatív áteresztőképességük sokkal nagyobb, mint az egység.

Hasonlóképpen, a paramágneses anyagok relatív permeabilitása valamivel meghaladja az 1-et.

És végül: a diamagnetikus anyagok relatív permeabilitása közvetlenül az egység alatt van. Ennek oka az, hogy úgy mágneseznek, hogy olyan mezőt hoznak létre, amely szemben áll a külső mágneses mezővel.

Érdemes megemlíteni, hogy a ferromágneses anyagok „hiszterézisnek” nevezett jelenséget jelentenek, amelyben megőrzik a korábban alkalmazott mezők emlékét. Ennek a tulajdonságnak köszönhetően állandó mágnest képeznek.

2. ábra. Ferritmágneses memória. Forrás: Wikimedia Commons

A ferromágneses anyagok mágneses memóriája miatt a korai digitális számítógépek memóriái kicsi ferrit toroidok voltak, amelyeket a vezetők áthaladtak. Ott mentették, kibontották vagy törölték a memória tartalmát (1 vagy 0).

Anyagok és áteresztőképességük

Íme néhány anyag, mágneses áteresztőképességük H / m-ben és relatív permeabilitása zárójelben:

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

Kobalt-vas: 2,3 x 10 ^-2 (18000)

Nikkel-vas: 1,25 x 10 ^-1 (100000)

Mangán-cink: 2,5 x 10 ^-2 (20000)

Szénacél: 1,26 x 10 ^-4 (100)

Neodímium mágnes: 1,32 x 10 ^-5 (1,05)

Platinum: 1,26 x 10 ^-6 1,0003

Alumínium: 1,26 x 10 ^-6 1,00002

Levegő 1,256 x 10 ^-6 (1,0000004)

Teflon 1,256 x 10 ^-6 (1,00001)

Száraz fa 1,256 x 10 ^-6 (1,0000003)

Réz 1,27 x10 ^-6 (0,999)

Tiszta víz 1,26 x 10 ^-6 (0,999992)

Szupravezető: 0 (0)

Táblázat elemzés

A táblázatban szereplő értékeket tekintve látható, hogy van egy első csoport, amelynek mágneses áteresztőképessége a nagy értékű vákuuméhoz viszonyítva. Ezek feromágneses anyagok, amelyek nagy mágneses mezők előállításához nagyon alkalmasak elektromágnesek gyártására.

3. ábra: B görbék vs. H a ferromágneses, paramágneses és diamagnetikus anyagok esetében. Forrás: Wikimedia Commons.

Ezután van egy második anyagcsoport, a relatív mágneses permeabilitással alig 1 felett. Ezek a paramágneses anyagok.

Akkor láthatja az egységek alatt relatív mágneses áteresztőképességű anyagokat. Ezek olyan diamagnetikus anyagok, mint a tiszta víz és a réz.

Végül van egy szupravezetőnk. A szupravezetőknek nulla mágneses permeabilitása van, mivel ez teljesen kizárja a bennük lévő mágneses teret. A szupravezetőket haszontalan használni egy elektromágnes magjában.

A szupravezető elektromágnest gyakran építenek, de a szupravezetőt a tekercselés során nagyon nagy elektromos áramok létrehozására használják, amelyek nagy mágneses tereket eredményeznek.

Irodalom

1. Dialnet. Egyszerű kísérletek a mágneses permeabilitás megtalálására. Helyreállítva: dialnet.unirioja.es
2. Figueroa, D. (2005). Sorozat: Fizika a tudomány és a technika számára. 6. kötet. Elektromágnesesség. Szerkesztette Douglas Figueroa (USB). 215-221.
3. Giancoli, D. 2006. Fizika: alapelvek alkalmazásokkal. 6. Ed Prentice Hall. 560-562.
4. Kirkpatrick, L. 2007. Fizika: pillantás a világra. 6. rövidített kiadás. Cengage tanulás. 233.
5. Youtube. 5. mágnesesség - áteresztőképesség. Helyreállítva: youtube.com
6. Wikipedia. Mágneses mező. Helyreállítva: es.wikipedia.com
7. Wikipedia. Permeabilitás (elektromágnesesség). Helyreállítva: en.wikipedia.com