MAGNEETTINEN LÄPÄISEVYYS: VAKIO JA TAULUKKO - FYYSINEN - 2026

Magneettinen permeabiliteetti on fysikaalinen suure omaisuutta asia tuottaa oman magneettikentän, kun se läpäisee ulomman magneettikentän.

Molemmat kentät: ulkoinen ja oma, ovat päällekkäin antaen tuloksena olevan kentän. Materiaalista riippumatonta ulkoista kenttää kutsutaan magneettikentän voimakkuudeksi H, kun taas ulkokentän ja materiaalin päällekkäisyys indusoidaan magneettisen induktion B avulla.

Kuva 1. Solenoidi, jonka magneettinen läpäisevyys on ydin. Lähde: Wikimedia Commons.

Homogeenisten ja isotrooppisten materiaalien suhteen H- ja B- kentät ovat suhteessa toisiinsa. Ja suhteellisuusvakio (skalaarinen ja positiivinen) on magneettinen läpäisevyys, jota merkitään kreikkalaisella kirjaimella μ:

B = μ H

Kansainvälisessä SI-järjestelmässä magneettinen induktio B mitataan Teslassa (T), kun taas magneettikentän voimakkuus H mitataan ampeereina metriä kohti (A / m).

Koska μ: n on taattava ulottuvuuden homogeenisuus yhtälössä, μ-yksikkö SI-järjestelmässä on:

= (Tesla ⋅ mittari) / ampeeri = (T ⋅ m) / A

Tyhjiön magneettinen läpäisevyys

Katsotaan kuinka magneettikentät, joiden absoluuttiset arvot merkitsemme B: llä ja H: llä, muodostuvat kelassa tai solenoidissa. Sieltä otetaan käyttöön tyhjön magneettisen läpäisevyyden käsite.

Solenoidi koostuu spiraalimaisesti kierretystä johtimesta. Jokaista spiraalin käännöstä kutsutaan käännökseksi. Jos nykyinen läpi solenoidin i, niin meillä on sähkömagneetti, joka tuottaa magneettikentän B.

Lisäksi magneettisen induktion B arvo on suurempi, kun virta i kasvaa. Ja myös silloin, kun käännösten tiheys n kasvaa (kierrosten lukumäärä N solenoidin pituuden d välillä).

Toinen tekijä, joka vaikuttaa solenoidin tuottaman magneettikentän arvoon, on sen sisällä olevan materiaalin magneettinen läpäisevyys μ. Lopuksi mainitun kentän suuruus on:

B = μ. i.n = μ. jonkin sisällä)

Kuten edellisessä osassa todettiin, magneettikentän voimakkuus H on:

H = i. (N / d)

Tämä suuruusaste H, joka riippuu vain kiertävästä virrasta ja solenoidin kiertojen tiheydestä, "tunkeutuu" magneettisen läpäisevyyden μ materiaaliin, aiheuttaen sen magnetoitumisen.

Sitten muodostetaan suuruusluokan B kokonaiskenttä, joka riippuu solenoidin sisällä olevasta materiaalista.

Solenoidi tyhjiössä

Samoin, jos solenoidin sisällä oleva materiaali on tyhjiötä, niin H-kenttä "läpäisee" tyhjiön tuottaen tuloksena olevan kentän B. Tyhjiössä olevan B-kentän ja solenoidin tuottaman H: n välinen osamäärä määrittelee tyhjiön läpäisevyyden., jonka arvo on:

μo = 4π x 10 ^-7 (T⋅m) / A

Osoittautuu, että aikaisempi arvo oli tarkka määritelmä 20 päivään toukokuuta 2019. Tästä päivästä lähtien kansainvälistä järjestelmää tarkistettiin, mikä johtaa μ tai mitattiin kokeellisesti.

Tähän mennessä tehdyt mittaukset osoittavat kuitenkin, että tämä arvo on erittäin tarkka.

Magneettinen läpäisevyystaulukko

Materiaaleilla on ominainen magneettinen läpäisevyys. Nyt on mahdollista löytää magneettinen läpäisevyys muiden yksiköiden kanssa. Otetaan esimerkiksi induktanssiyksikkö, joka on Henry (H):

1H = 1 (T * m ²) / A.

Vertaamalla tätä yksikköä alussa annettuun nähdään, että samankaltaisuus on olemassa, vaikka ero onkin Henryn omistamassa neliömetrissä. Tästä syystä magneettistä läpäisevyyttä pidetään induktanssina pituusyksikköä kohti:

= H / m.

Magneettinen läpäisevyys μ liittyy läheisesti materiaalien toiseen fysikaaliseen ominaisuuteen, nimeltään magneettinen herkkyys χ, joka on määritelty seuraavasti:

μ = μ tai (1 + χ)

Edellisessä lausekkeessa μ o on tyhjiön magneettinen läpäisevyys.

Magneettinen herkkyys χ on suhteellisuus ulkoisen kentän H ja materiaalin M magnetoitumisen välillä.

Suhteellinen läpäisevyys

On hyvin yleistä ilmaista magneettinen läpäisevyys suhteessa tyhjiön läpäisevyyteen. Se tunnetaan suhteellisena läpäisevyytenä eikä se ole muuta kuin materiaalin ja alipaineen läpäisevyyden suhde.

Tämän määritelmän mukaan suhteellinen läpäisevyys on yksikkö. Mutta se on hyödyllinen konsepti materiaalien luokittelussa.

Materiaalit ovat esimerkiksi ferromagneettisia, kunhan niiden suhteellinen läpäisevyys on paljon suurempi kuin yhtenäisyys.

Samalla tavalla paramagneettisten aineiden suhteellinen läpäisevyys on hiukan yli 1.

Ja lopuksi, diamagneettisilla materiaaleilla on suhteellinen läpäisevyys heti ykseyden alapuolella. Syynä on, että ne magnetoituvat siten, että ne tuottavat kentän, joka vastustaa ulkoista magneettikenttää.

On syytä mainita, että ferromagneettiset materiaalit edustavat "hystereesi" -nimistä ilmiötä, jossa ne pitävät muistin aiemmin levitetyistä kentistä. Tämän ominaisuuden ansiosta ne voivat muodostaa kestomagneetin.

Kuva 2. Ferriittiset magneettimuistit. Lähde: Wikimedia Commons

Ferromagneettisten materiaalien magneettisen muistin takia varhaisten digitaalisten tietokoneiden muistot olivat pieniä ferriittitoroideja, jotka johtimet kulkivat läpi. Siellä he tallensivat, poistivat tai poistivat muistin sisällön (1 tai 0).

Materiaalit ja niiden läpäisevyys

Tässä on joitain materiaaleja, joiden magneettinen läpäisevyys on H / m ja suhteellinen läpäisevyys suluissa:

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

Kobolttirauta: 2,3 x 10 ^-2 (18000)

Nikkelirauta: 1,25 x 10 ^-1 (100000)

Mangaani-sinkki: 2,5 x 10 ^-2 (20000)

Hiiliteräs: 1,26 x 10 ^-4 (100)

Neodyymimagneetti: 1,32 x 10 - ⁵ (1,05)

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

Alumiini: 1,26 x 10 - ⁶ 1,00002

Ilma 1,256 x 10 ^-6 (1,0000004)

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

Kuiva puu 1,256 x 10 ^-6 (1,0000003)

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

Puhdas vesi 1,26 x 10 ^-6 (0,999992)

Suprajohdin: 0 (0)

Taulukkoanalyysi

Tarkasteltaessa tämän taulukon arvoja voidaan nähdä, että on olemassa ensimmäinen ryhmä, jolla on magneettinen läpäisevyys suhteessa tyhjiön korkeisiin arvoihin. Nämä ovat ferromagneettisia materiaaleja, jotka soveltuvat erittäin hyvin suurten magneettikenttien tuottamista varten tarkoitettujen sähkömagneettien valmistukseen.

Kuva 3. Käyrät B vs. H ferromagneettisiin, paramagneettisiin ja diamagneettisiin materiaaleihin. Lähde: Wikimedia Commons.

Sitten meillä on toinen materiaaliryhmä, jonka suhteellinen magneettinen läpäisevyys on hieman yli 1. Nämä ovat paramagneettiset materiaalit.

Sitten voit nähdä materiaalit, joilla on suhteellinen magneettinen läpäisevyys heti ykseyden alapuolella. Nämä ovat diamagneettisia materiaaleja, kuten puhdasta vettä ja kuparia.

Viimeinkin meillä on suprajohdin. Suprajohteilla ei ole magneettista läpäisevyyttä, koska se sulkee kokonaan pois niiden sisällä olevan magneettikentän. Suprajohteita ei voida käyttää sähkömagneetin ytimessä.

Suprajohtavia sähkömagneetteja kuitenkin rakennetaan usein, mutta suprajohtajia käytetään käämityksessä muodostamaan erittäin suuret sähkövirrat, jotka tuottavat suuria magneettikenttiä.

Viitteet

1. Dialnet. Yksinkertaiset kokeet magneettisen läpäisevyyden löytämiseksi. Palautettu: dialnet.unirioja.es
2. Figueroa, D. (2005). Sarja: Fysiikka tiedelle ja tekniikalle. Volume 6. Sähkömagneettisuus. Toimittanut Douglas Figueroa (USB). 215-221.
3. Giancoli, D. 2006. Fysiikka: Periaatteet ja sovellukset. Kuudes Ed Prentice Hall. 560-562.
4. Kirkpatrick, L. 2007. Fysiikka: Katso maailmaa. Kuudes lyhennetty painos. Cengagen oppiminen. 233.
5. Youtube. Magnetismi 5 - läpäisevyys. Palautettu osoitteesta: youtube.com
6. Wikipedia. Magneettikenttä. Palautettu osoitteesta: es.wikipedia.com
7. Wikipedia. Läpäisevyys (sähkömagneettisuus). Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.com