- Relatív mágneses permeabilitás
- Diamagnetikus és paramagnetikus anyagok
- Az igazán mágneses anyagok: feromágnesesség
- Irodalom
A relatív permeabilitás az anyagi út képességének mértéke, amelyet átfolyik egy patak, anélkül, hogy elveszítené tulajdonságait - viszonyítva más anyaghoz, amely referenciaként szolgál. Ezt a vizsgált anyag és a referencia anyag permeabilitásának arányában kell kiszámítani. Ezért ez egy mennyiség, amelynek nincs mérete.
Általánosságban a permeabilitásról folyadékok, általában víz áramlására gondolunk. De vannak olyan elemek is, amelyek képesek az anyagokon átjutni, például a mágneses terek. Ebben az esetben a mágneses permeabilitásáról és a relatív mágneses permeabilitásról beszélünk.
A nikkel magas relatív mágneses áteresztőképességgel rendelkezik, ezért az érmék erősen tapadnak a mágneshez. Forrás: Pixabay.com.
Az anyagok permeabilitása nagyon érdekes tulajdonság, függetlenül attól, hogy milyen áramlást hajtanak végre az anyagon. Ennek köszönhetően előre látható, hogy ezek az anyagok hogyan viselkednek nagyon változatos körülmények között.
Például a talaj áteresztőképessége nagyon fontos, ha olyan építkezéseket építünk, mint például csatornák, járdák és egyéb. A talaj áteresztőképessége még a növények esetében is releváns.
Az élet szempontjából a sejtmembránok permeabilitása lehetővé teszi a sejtek szelektivitását azáltal, hogy hagyja a szükséges anyagokat, például a tápanyagokat áthaladni, és elveti azokat, amelyek károsak lehetnek.
Ami a relatív mágneses permeabilitást illeti, információt nyújt nekünk az anyagoknak a mágnesek vagy az élő vezetékek által okozott mágneses mezőkre adott reakciójáról. Ezek az elemek rengeteg a bennünket körülvevő technológiában, ezért érdemes megvizsgálni, milyen hatással vannak az anyagokra.
Relatív mágneses permeabilitás
Az elektromágneses hullámok nagyon érdekes alkalmazása az olajkitermelés megkönnyítése. Annak alapja, hogy megismerjük, hogy a hullám mennyire képes áthatolni az altalajban, mielőtt elnémítja.
Ez jó képet ad a kőzetek típusáról, amelyek egy adott helyen vannak, mivel az egyes kőzetek összetételétől függően eltérő relatív mágneses áteresztőképességgel rendelkeznek.
Mint az elején elhangzott, amikor csak a relatív permeabilitásáról beszélünk, a "relatív" kifejezés megköveteli egy adott anyag kérdéses nagyságának összehasonlítását egy másik anyagéval, amely referenciaként szolgál.
Ez mindig alkalmazható, függetlenül attól, hogy folyadék vagy mágneses mező permeabilitása van-e.
A vákuumnak átjárhatósága van, mivel az elektromágneses hullámoknak nincs probléma odautazni. Ez egy jó ötlet, ha ezt referenciaértékként vesszük figyelembe, hogy meghatározzuk bármely anyag relatív mágneses permeabilitását.
A vákuum permeabilitása nem más, mint a Biot-Savart törvény jól ismert állandója, amelyet a mágneses indukciós vektor kiszámításához használnak. Értéke:
Ez a nagyság leírja, hogy egy közeg mágneses válaszát miként hasonlítják össze a vákuumban fellépő reakcióval.
A relatív mágneses permeabilitás 1 lehet, kevesebb, mint 1 vagy nagyobb, mint 1. Ez a kérdéses anyagtól és a hőmérséklettől is függ.
- Nyilvánvaló, hogy ha μ r = 1, akkor a közeg a vákuum.
- Ha kevesebb, mint 1, akkor diamagnetikus anyag
- Ha ez nagyobb, mint 1, de nem sok, akkor az anyag paramágneses
- És ha ez jóval nagyobb, mint 1, akkor az anyag ferromágneses.
A hőmérséklet fontos szerepet játszik az anyag mágneses permeabilitásában. Valójában ez az érték nem mindig állandó. Ahogy az anyag hőmérséklete növekszik, belsőleg rendezetlenné válik, tehát mágneses reakciója csökken.
Diamagnetikus és paramagnetikus anyagok
A diamagnetikai anyagok negatívan reagálnak a mágneses terekre, és taszítják azokat. Michael Faraday (1791-1867) 1846-ban fedezte fel ezt a tulajdonságot, amikor azt tapasztalta, hogy egy bizmutdarabot a mágnes bármelyik sarka megtámad.
Valahogy a mágnes mágneses tere a bizmuton belül ellentétes irányú mezőt indukál. Ez a tulajdonság azonban nem kizárólagos ezen elemnél. Minden anyag rendelkezik bizonyos mértékig.
Meg lehet mutatni, hogy a diamagnetikus anyagban a nettó mágnesesedés az elektron tulajdonságaitól függ. És az elektron bármely anyag atomjának része, tehát mindegyiküknek diamagnetikus reakciója lehet egy bizonyos ponton.
A víz, nemesgázok, arany, réz és még sok más diamagnetikus anyag.
Másrészt a paramágneses anyagoknak megvan a maga mágnesezése. Ezért tud pozitívan reagálni például egy mágnes mágneses mezőjére. Mágneses áteresztőképességük hasonló a μ vagy a értékhez.
A mágnes közelében mágnesezkedhetnek és önmagában mágnesekké válhatnak, de ez a hatás eltűnik, amikor a valódi mágnest eltávolítják a közelről. Az alumínium és a magnézium a paramágneses anyagok példái.
Az igazán mágneses anyagok: feromágnesesség
A paramágneses anyagok a legelterjedtebbek a természetben. De vannak olyan anyagok, amelyek könnyen vonzódnak az állandó mágnesekhöz.
Egyedül képesek megszerezni a mágnesezést. Ezek a vas, nikkel, kobalt és ritkaföldfémek, például a gadolinium és a diszprózium. Ezen felül néhány ötvözetet és vegyületet ezek és más ásványok között feromágneses anyagnak nevezik.
Az ilyen típusú anyagok nagyon erős mágneses választ érzékelnek egy külső mágneses mezőre, például mágnesre. Ezért ragaszkodnak a nikkelérmék a rúdmágnesekhez. És viszont a rúdmágnesek tapadnak a hűtőszekrényekhez.
A ferromágneses anyagok relatív mágneses permeabilitása sokkal magasabb, mint 1. Benne vannak kis mágnesek, úgynevezett mágneses dipólok. Amint ezek a mágneses dipólok igazodnak, fokozzák a mágneses hatást a ferromágneses anyagok belsejében.
Amikor ezek a mágneses dipólok külső mező jelenlétében vannak, gyorsan hozzáigazodnak ahhoz, és az anyag a mágneshez tapad. Noha a külső teret elnyomják, a mágnest elmozdítva, az anyagban remanens mágnesesedés marad.
A magas hőmérséklet minden anyagban belső rendellenességeket okoz, és így hőkeverésnek nevezzük. A hő hatására a mágneses dipolok elveszítik az igazodást, és a mágneses hatás elhalványul.
A curie-hőmérséklet az a hőmérséklet, amelyen a mágneses hatás teljesen eltűnik az anyagtól. Ezen a kritikus értéken a ferromágneses anyagok paramágnesesvé válnak.
Az adatok tárolására szolgáló eszközök, például a mágnesszalagok és a mágneses memóriák, a ferromagnetizmust használják. Ezekkel az anyagokkal szintén nagy intenzitású mágneseket gyártanak, kutatási célokra.
Irodalom
- Tipler, P., Mosca G. (2003). Fizika a tudomány és a technológia számára, 2. kötet. Szerkesztõ visszavált. 810-821.
- Zapata, F. (2003). A Guafita mezőhöz (Apure állam) tartozó Guafita 8x olajkúthoz kapcsolódó ásványok vizsgálata a Mossbauer mágneses érzékenység és spektroszkópia mérésekkel. Diplomamunka. Venezuelai Központi Egyetem.