MAGNETINIS PRALAIDUMAS: PASTOVUS IR STALAS - FIZINIS - 2025

Magnetinė skvarba yra fizinis kiekis materijos turto generuoti savo magnetinį lauką, kai jis persmelkia išorinio magnetinio lauko.

Abu laukai: išorinis ir savasis, yra uždedami, sukuriant lauką. Prie A, nepriklausomai nuo medžiagos, išorės laukas yra vadinamas magnetinio lauko stipris H , tuo tarpu, kuris perdengia išorinį lauką plius medžiaga yra indukuota magnetinė indukcija B .

1 pav. Solenoidas su μ magnetinio pralaidumo medžiagos šerdimi. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Kalbant apie homogenines ir izotropines medžiagas, H ir B laukai yra proporcingi. Proporcingumo konstanta (skaliarinė ir teigiama) yra magnetinis pralaidumas, žymimas graikų raide μ:

B = μ H

Tarptautinėje SI sistemoje magnetinė indukcija B matuojama Tesla (T), o magnetinio lauko intensyvumas H matuojamas amperais per metrą (A / m).

Kadangi μ turi garantuoti matmenų homogeniškumą lygtyje, μ vienetas SI sistemoje yra:

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

Magnetinis vakuumo pralaidumas

Pažiūrėkime, kaip ritėje arba solenoide sukuriami magnetiniai laukai, kurių absoliučias vertes žymime B ir H. Iš ten bus pristatyta vakuumo magnetinio pralaidumo koncepcija.

Solenoidą sudaro spiraliniu būdu suvyniotas laidininkas. Kiekvienas spiralės posūkis vadinamas posūkiu. Jei srovė pro solenoido i, tada mes turime elektromagnetą, kuri gamina magnetinis laukas B .

Be to, magnetinės indukcijos B vertė yra didesnė, nes padidėja srovė i. Taip pat, kai padidėja posūkių tankis n (posūkių skaičius N tarp solenoido ilgio d).

Kitas veiksnys, turintis įtakos magnetinio lauko, kurį sukuria solenoidas, vertei, yra medžiagos, esančios jo viduje, magnetinis pralaidumas μ. Galiausiai minėto lauko dydis yra:

B = μ. i .n = μ. i. (netaikoma)

Kaip teigiama ankstesniame skyriuje, magnetinio lauko intensyvumas H yra:

H = i (N / d)

Šis didumo H laukas, kuris priklauso tik nuo cirkuliuojančios srovės ir solenoido posūkių tankio, „prasiskverbia“ į magnetinio pralaidumo μ medžiagą, sukeldamas jos įmagnetinimą.

Tada sukuriamas bendras mastelio B laukas, kuris priklauso nuo medžiagos, esančios solenoido viduje.

Solenoidas vakuume

Panašiai, jei medžiaga solenoido viduje yra vakuuminė, tada H lauką „prasiskverbia“ vakuumas, sukurdamas susidariusį lauką B. Vakuumoje esančio B lauko ir solenoido sukuriamo H santykis apibūdina vakuumo pralaidumą. , kurio vertė yra:

μ o = 4π x 10 ^-7 (T⋅m) / A

Pasirodo, kad ankstesnė reikšmė buvo tiksli apibrėžtis iki 2019 m. Gegužės 20 d. Nuo tos dienos buvo atlikta Tarptautinės sistemos peržiūra, kuri lemia μ arba išmatuojama eksperimentiniu būdu.

Tačiau iki šiol atlikti matavimai rodo, kad ši vertė yra ypač tiksli.

Magnetinio pralaidumo lentelė

Medžiagos turi būdingą magnetinį pralaidumą. Dabar galima rasti magnetinį pralaidumą su kitais įtaisais. Pavyzdžiui, paimkime induktyvumo vienetą, kuris yra Henris (H):

1H = 1 (T * m ² ) / A.

Palyginus šį vienetą su tuo, kuris buvo pateiktas pradžioje, matyti, kad panašumas yra, nors skirtumas yra tas kvadratinis metras, kuris priklauso Henriui. Dėl šios priežasties magnetinis pralaidumas laikomas induktyvumu ilgio vienetui:

= H / m.

Magnetinis pralaidumas μ yra glaudžiai susijęs su kita fizine medžiagų savybėmis, vadinamomis magnetiniu jautrumu χ, kuris apibūdinamas kaip:

μ = μ arba (1 + χ)

Ankstesne išraiška μ o yra vakuumo magnetinis pralaidumas.

Magnetinis jautrumas χ yra proporcija tarp išorinio lauko H ir medžiagos M įmagnetinimo .

Santykinis pralaidumas

Labai įprasta išreikšti magnetinį pralaidumą, palyginti su vakuumo pralaidumu. Jis yra žinomas kaip santykinis pralaidumas ir yra ne daugiau kaip medžiagos ir vakuumo pralaidumo santykis.

Pagal šį apibrėžimą santykinis pralaidumas yra be vienetų. Bet tai yra naudinga medžiagų klasifikavimo koncepcija.

Pavyzdžiui, medžiagos yra feromagnetinės, jei jų santykinis pralaidumas yra daug didesnis nei vientisumas.

Tuo pačiu būdu paramagnetinių medžiagų santykinis pralaidumas yra šiek tiek didesnis nei 1.

Galiausiai diamagnetinių medžiagų santykinis pralaidumas yra šiek tiek mažesnis už vienovę. Priežastis ta, kad jie įmagnetinami taip, kad sukuria lauką, priešingą išoriniam magnetiniam laukui.

Verta paminėti, kad feromagnetinės medžiagos yra reiškinys, žinomas kaip „histerezė“, kuriame jos išsaugo anksčiau taikytų laukų atmintį. Dėl šios savybės jie gali sudaryti nuolatinį magnetą.

2 pav. Feritiniai magnetiniai prisiminimai. Šaltinis: „Wikimedia Commons“

Dėl feromagnetinių medžiagų magnetinės atminties, ankstyvųjų skaitmeninių kompiuterių prisiminimai buvo maži ferito toroidai, kuriuos keitė laidininkai. Ten jie išsaugojo, ištraukė ar ištrino atminties turinį (1 arba 0).

Medžiagos ir jų pralaidumas

Čia yra keletas medžiagų, kurių magnetinis pralaidumas H / m ir santykinis skvarbumas skliaustuose:

Geležis: 6,3 x 10 ^-3 (5000)

Kobalto geležis : 2,3 x 10 ^-2 (18000)

Nikelio geležis: 1,25 x 10 ^-1 (100 000)

Mangano-cinkas: 2,5 x 10 ^-2 (20000)

Anglies plienas: 1,26 x 10 ^-4 (100)

Neodimio magnetas: 1,32 x ^10–5 (1,05)

Platina: 1,26 x ^10–6 1,0003

Aliuminis: 1,26 x 10 ^-6 1,00002

„Air Air“ 1,256 x 10 ^-6 ( 1,0000004 )

„Teflon“ 1,256 x 10 ^-6 (1,00001)

Sausa mediena 1,256 x 10 ^-6 ( 1,0000003 )

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

Grynas vanduo 1,26 x 10 ^-6 (0,999992)

Superlaidininkas: 0 (0)

Lentelių analizė

Pažvelgus į šioje lentelėje pateiktas vertes, galima pastebėti, kad yra pirmoji grupė, kurios magnetinis pralaidumas, palyginti su vakuumo, kurio didelės vertės, pralaidumu. Tai yra feromagnetinės medžiagos, labai tinkamos elektromagnetams gaminti dideliems magnetiniams laukams gaminti.

3 pav. Kreivės B vs. H - feromagnetinėms, paramagnetinėms ir diamagnetinėms medžiagoms. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Tada turime antrą medžiagų grupę, kurios santykinis magnetinis pralaidumas yra šiek tiek didesnis nei 1. Tai yra paramagnetinės medžiagos.

Tada jūs galite pamatyti medžiagas, kurių magnetinis pralaidumas yra mažesnis nei vienybė. Tai diamagnetinės medžiagos, tokios kaip grynas vanduo ir varis.

Pagaliau turime superlaidininką. Superlaidininkai neturi jokio magnetinio pralaidumo, nes jis visiškai pašalina magnetinį lauką jų viduje. Superlaidininkai yra nenaudingi naudoti elektromagnetų šerdyje.

Tačiau dažnai konstruojami superlaidūs elektromagnetai, tačiau apvijoje naudojamas superlaidininkas, kad būtų sukurtos labai stiprios elektros srovės, kurios sukuria didelius magnetinius laukus.

Nuorodos

1. Dialnet. Paprasti eksperimentai magnetiniam pralaidumui nustatyti. Atkurta iš: dialnet.unirioja.es
2. Figueroa, D. (2005). Serija: Fizika mokslui ir inžinerijai. 6 tomas. Elektromagnetizmas. Redagavo Douglas Figueroa (USB). 215–221.
3. Giancoli, D. 2006. Fizika: principai su taikymu. 6-oji Ed Prentice salė. 560-562.
4. Kirkpatrick, L. 2007. Fizika: žvilgsnis į pasaulį. 6-as sutrumpintas leidimas. „Cengage“ mokymasis. 233.
5. „YouTube“. Magnetizmas 5 - pralaidumas. Atkurta iš: youtube.com
6. Vikipedija. Magnetinis laukas. Atkurta iš: es.wikipedia.com
7. Vikipedija. Pralaidumas (elektromagnetizmas). Atkurta iš: en.wikipedia.com