MAGNĒTISKĀ CAURLAIDĪBA: KONSTANTE UN GALDS - FIZISKĀ - 2025

Magnētiskā caurlaidība ir fiziska daudzums īpašuma matērijas, lai radītu savu magnētisko lauku, ja tā caurstrāvo ar ārējo magnētisko lauku.

Abi lauki: ārējais un pats lauks ir savstarpēji pārklāti, iegūstot iegūto lauku. A, neatkarīgi no materiāla, ārējs lauks tiek saukta magnētiskā lauka stiprums H , kamēr pārklājas ārējā lauka plus materiāls tiek izraisīta magnētiskajā indukcijas B .

1. attēls. Solenoīds ar μ magnētiskās caurlaidības materiāla serdi. Avots: Wikimedia Commons.

Runājot par viendabīgiem un izotropiem materiāliem, H un B lauki ir proporcionāli. Proporcionalitātes konstante (skalārā un pozitīvā) ir magnētiskā caurlaidība, ko apzīmē ar grieķu burtu μ:

B = μ H

Starptautiskajā SI sistēmā magnētisko indukciju B mēra tesla (T), bet magnētiskā lauka intensitāti H mēra ampēros virs metra (A / m).

Tā kā μ jāgarantē vienādojuma dimensiju viendabīgums, μ vienība SI sistēmā ir:

= (Tesla ⋅ metrs) / ampērs = (T ⋅ m) / A

Vakuuma magnētiskā caurlaidība

Redzēsim, kā magnētiskie lauki, kuru absolūtās vērtības mēs apzīmējam ar B un H, tiek izveidoti spolē vai solenoīdā. Turpmāk tiks ieviests vakuuma magnētiskās caurlaidības jēdziens.

Solenoīds sastāv no spirālveida tinuma vadītāja. Katru spirāles pagriezienu sauc par pagriezienu. Ja strāva tiek nodota caur magnētiskā i, tad mums ir elektromagnēts, kas rada magnētisko lauku B .

Turklāt magnētiskās indukcijas B vērtība ir lielāka, jo palielinās strāva i. Un arī tad, kad palielinās pagriezienu blīvums n (pagriezienu skaits N starp solenoīda garumu d).

Otrs faktors, kas ietekmē magnētiskā lauka vērtību, ko rada solenoīds, ir tā iekšpusē esošā materiāla magnētiskā caurlaidība μ. Visbeidzot, minētā lauka lielums ir:

B = μ. i .n = μ. iekšā)

Kā teikts iepriekšējā sadaļā, magnētiskā lauka intensitāte H ir:

H = i. (N / d)

Šis H lieluma lauks, kas atkarīgs tikai no cirkulācijas strāvas un solenoīda pagriezienu blīvuma, "caurstrāvo" magnētiskās caurlaidības materiālu μ, izraisot tā magnetizāciju.

Tad tiek izveidots kopējais B lieluma lauks, kas patiešām ir atkarīgs no materiāla, kas atrodas solenoīda iekšpusē.

Solenoīds vakuumā

Līdzīgi, ja materiāls solenoīda iekšpusē ir vakuums, tad H lauks "caurstrāvo" vakuumu, iegūstot iegūto lauku B. C koeficients starp B lauku vakuumā un H, ko rada solenoīds, nosaka vakuuma caurlaidību. , kura vērtība ir:

μ o = 4π x 10 ^-7 (T⋅m) / A

Izrādās, ka iepriekšējā vērtība bija precīza definīcija līdz 2019. gada 20. maijam. Sākot ar šo datumu, tika veikta Starptautiskās sistēmas pārskatīšana, kuras rezultātā tika iegūti μ vai tika izmērīti eksperimentāli.

Tomēr līdz šim veiktie mērījumi norāda, ka šī vērtība ir ārkārtīgi precīza.

Magnētiskās caurlaidības tabula

Materiāliem ir raksturīga magnētiskā caurlaidība. Tagad magnētisko caurlaidību ir iespējams atrast ar citām vienībām. Piemēram, ņemsim induktivitātes vienību, kas ir Henrijs (H):

1H = 1 (T * m ² ) / A.

Salīdzinot šo vienību ar to, kas tika dota sākumā, redzams, ka ir līdzība, kaut arī atšķirība ir Henrija īpašumā esošajā kvadrātmetrā. Šī iemesla dēļ magnētisko caurlaidību uzskata par induktivitāti garuma vienībā:

= H / m.

Magnētiskā caurlaidība μ ir cieši saistīta ar citu materiālu fizikālo īpašību, ko sauc par magnētisko jutību χ, ko definē kā:

μ = μ vai (1 + χ)

Iepriekšējā izteiksmē μ o ir vakuuma magnētiskā caurlaidība.

Magnētiskā uzņēmība χ ir proporcionalitāte starp ārējo lauku H un materiāla M magnetizāciju .

Relatīvā caurlaidība

Ļoti bieži magnētisko caurlaidību izsaka attiecībā pret vakuuma caurlaidību. To sauc par relatīvo caurlaidību, un tas nav nekas vairāk kā koeficients starp materiāla un vakuuma caurlaidību.

Saskaņā ar šo definīciju relatīvā caurlaidība ir bezvienība. Bet tas ir noderīgs jēdziens materiālu klasificēšanai.

Piemēram, materiāli ir feromagnētiski, ja vien to relatīvā caurlaidība ir daudz lielāka nekā vienotība.

Tādā pašā veidā paramagnētiskajām vielām ir relatīvā caurlaidība nedaudz virs 1.

Visbeidzot, diamagnētiskajiem materiāliem ir relatīvā caurlaidība tieši zem vienotības. Iemesls ir tāds, ka tie tiek magnetizēti tādā veidā, ka tie rada lauku, kas ir pretstatā ārējam magnētiskajam laukam.

Ir vērts pieminēt, ka feromagnētiskie materiāli rada parādību, kas pazīstama kā "histerēze", kurā tie saglabā atmiņu par iepriekš piemērotajiem laukiem. Šīs īpašības dēļ tie var veidot pastāvīgu magnētu.

2. attēls. Ferīta magnētiskās atmiņas. Avots: Wikimedia Commons

Sakarā ar feromagnētisko materiālu magnētisko atmiņu, agrīno digitālo datoru atmiņas bija mazi ferīta toroīdi, kurus šķērsoja vadītāji. Tur viņi saglabāja, ieguva vai izdzēsa atmiņas saturu (1 vai 0).

Materiāli un to caurlaidība

Šeit ir daži materiāli ar magnētisko caurlaidību H / m un ar relatīvo caurlaidību iekavās:

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

Kobalta dzelzs : 2,3 x 10 ^-2 (18000)

Niķelis-dzelzs: 1,25 x 10 ^-1 (100 000)

Mangāna-cinks: 2,5 x 10 ^-2 (20000)

Oglekļa tērauds: 1,26 x 10 ^-4 (100)

Neodīma magnēts: 1,32 x 10 ^-5 (1,05)

Platīns: 1,26 x ^10–6 1,0003

Alumīnijs: 1,26 x 10 ^-6 1,00002

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

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

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

Varš 1,27 x 10 ^-6 (0,999)

Tīrs ūdens 1,26 x 10 ^-6 (0,999992)

Supravadītājs: 0 (0)

Tabulas analīze

Aplūkojot vērtības šajā tabulā, var redzēt, ka ir pirmā grupa ar magnētisko caurlaidību attiecībā pret vakuumu ar lielām vērtībām. Tie ir feromagnētiski materiāli, ļoti piemēroti elektromagnētu ražošanai lielu magnētisko lauku radīšanai.

3. attēls. Līknes B pret. H feromagnētiskajiem, paramagnētiskajiem un diamagnētiskajiem materiāliem. Avots: Wikimedia Commons.

Tad mums ir otrā materiālu grupa ar relatīvo magnētisko caurlaidību nedaudz virs 1. Tie ir paramagnētiskie materiāli.

Tad zem vienotības jūs varat redzēt materiālus ar relatīvu magnētisko caurlaidību. Tie ir diamagnētiski materiāli, piemēram, tīrs ūdens un varš.

Beidzot mums ir supervadītājs. Supravadītājiem nav nulles magnētiskās caurlaidības, jo tas pilnībā izslēdz magnētisko lauku to iekšienē. Supravadi ir bezjēdzīgi, lai tos izmantotu elektromagnēta kodolā.

Tomēr bieži tiek būvēti supravadoši elektromagnēti, bet tinumā supravadītāju izmanto, lai izveidotu ļoti augstas elektriskās strāvas, kas rada lielu magnētisko lauku.

Atsauces

1. Dialnet. Vienkārši eksperimenti magnētiskās caurlaidības noteikšanai. Atgūts no: dialnet.unirioja.es
2. Figueroa, D. (2005). Sērija: Fizika zinātnei un inženierijai. Sējums 6. Elektromagnētisms. Rediģēja Douglas Figueroa (USB). 215-221.
3. Giancoli, D. 2006. Fizika: principi un pielietojumi. 6. Eda Prentice zāle. 560-562.
4. Kirkpatrick, L. 2007. Fizika: skats uz pasauli. 6. saīsināts izdevums. Cengage mācīšanās. 233.
5. Youtube. 5. magnētisms - caurlaidība. Atgūts no: youtube.com
6. Wikipedia. Magnētiskais lauks. Atgūts no: es.wikipedia.com
7. Wikipedia. Caurlaidība (elektromagnētisms). Atgūts no: en.wikipedia.com