Konstant magnetisk permeabilitet og bord

De magnetisk permeabilitet Det er den fysiske mengden av egenskapen til å generere sitt eget magnetfelt, når det blir gjennomsyret av et annet utvendig magnetfelt.

Begge feltene: det ytre og deres egne, overlapper et resulterende felt. Til det ytre felt, uavhengig av materialet, kalles det Magnetfeltintensitet H, Mens overlappingen av det ytre felt pluss det som er indusert i materialet er magnetisk induksjon B.

Figur 1. Magnetventil med magnetisk permeabilitetsmateriale μ. Kilde: Wikimedia Commons.

Når det gjelder homogene materialer og isotropos, feltene H og B De er proporsjonale. Og proporsjonalitetskonstanten (klatring og positiv) er magnetisk permeabilitet, betegner av den greske bokstaven μ:

B = μ H

I det internasjonale systemet hvis magnetisk induksjon B Det måles i Tesla (t), mens Magnetfeltintensitet H Det måles i ampere på Subway (A/M). 

Gitt μ må garantere dimensjonal homogenitet i ligningen, enheten til μ I systemet hvis det er:

[μ] = (Tesla ⋅ meter)/ampere = (t ⋅ m)/a

[TOC]

Magnetisk permeabilitet av vakuum

La oss se hvordan magnetfeltene oppstår, hvis absolutte verdier vi betegner deg med  B og H, I en spole eller magnetventil. Derfra vil konseptet med magnetisk permeabilitet av vakuum bli introdusert.

Magneten består av en spiralrullet sjåfør. Hver spiralrunde kalles sving. Hvis strømmen er bestått Yo For magnetventilen er det en elektromagnet som produserer et magnetfelt B. 

I tillegg verdien av magnetisk induksjon B er større, i den grad strømmen Yo Det økes. Og også når tettheten av svingene øker n (Antall N av svinger mellom lengden d av magnetventilen). 

Den andre faktoren som påvirker verdien av magnetfeltet produsert av en magnetventil er magnetisk permeabilitet μ av materialet inni. Endelig er størrelsen på dette feltet:

Kan tjene deg: induktiv reaktans

B = μ. Yo .n = μ. Yo .(N/D)

Som sagt i forrige seksjon, Magnetfeltintensitet H er:

H = i.(N/D)

Det størrelsesfeltet H, som bare avhenger av sirkulasjonsstrømmen og magnetventilen svinger tetthet, "permea" til magnetisk permeabilitetsmateriale μ, som får den til å magnetisere. 

Da er det et totalt størrelsesfelt B, Det avhenger av materialet som er inne i magnetventilen.

Tom magnetventil

Tilsvarende, hvis materialet inne i magnetventilen er vakuumet, så er feltet "permea" vakuumet som produserer et resulterende felt B. Kvotienten mellom feltet B i vakuum og H Produsert av magnetventilen definerer permeabiliteten til vakuum, hvis verdi er:

 μenten = 4π x 10^-7 (T⋅m)/a

Det viser seg at den forrige verdien var en eksakt definisjon til 20. mai 2019. Fra den datoen ble det laget en gjennomgang av det internasjonale systemet, noe som fører til det μenten måles eksperimentelt.

Imidlertid indikerer tiltakene så langt at denne verdien er ekstremt presise.

Magnetisk permeabilitetsbord

Materialer har en karakteristisk magnetisk permeabilitet. Nå er det mulig å finne magnetisk permeabilitet med andre enheter. La oss for eksempel ta induktansenheten, som er Henry (H):

1H = 1 (t ⋅ m²)/TIL. 

Sammenlignet denne enheten som skjedde i begynnelsen, ser man at det er en likhet, selv om forskjellen er kvadratmeter som Henry besitter. Av denne grunn anses magnetisk permeabilitet som en induktans per lengdeenhet:

[μ] = h/m.

De Magnetisk permeabilitet μ Det er nært knyttet til en annen fysisk egenskap av materialene, kalt Magnetisk følsomhet χ, som er definert som:

Kan tjene deg: Mekanisk energi: Formler, konsept, typer, eksempler, øvelser

μ = μenten (1 + χ)

I forrige uttrykk μenten, Det er den Magnetisk permeabilitet av vakuum.

De Magnetisk følsomhet χ Det er proporsjonaliteten mellom det ytre feltet H og magnetisering av materialet M.

Relativ permeabilitet

Det er veldig vanlig å uttrykke magnetisk permeabilitet i forhold til vakuumets permeabilitet. Det er kjent som relativ permeabilitet og er ikke noe mer enn kvotienten mellom permeabiliteten til materialet med hensyn til vakuum.

I henhold til denne definisjonen har relativ permeabilitet ingen enheter. Men det er et nyttig konsept å klassifisere materialer. 

For eksempel er materialer Ferromagnetisk, Så lenge den relative permeabiliteten er mye større enn enheten.

På samme måte stoffer paramagnetisk De har relativ permeabilitet like over 1.

Og til slutt har diamagnetiske materialer relative permeabiliteter rett under enheten. Årsaken er at de er magnetisert på en slik måte at de produserer et felt som motsetter seg det utvendige magnetfeltet.

Det er verdt å nevne at ferromagnetiske materialer har et fenomen kjent som "hysterese", der de holder minne om de tidligere anvendte feltene. I kraft av denne egenskapen kan de danne en permanent magnet.

Figur 2. Ferritt magnetiske minner. Kilde: Wikimedia Commons

På grunn av det magnetiske minnet om ferromagnetiske materialer, var memoarene til de originale digitale datamaskinene små ferrite okser krysset av ledere. Der holdt de, hentet ut eller slettet innholdet (1 eller 0) fra minnet. 

Materialene og deres permeabilitet

Her er noen materialer, med sin magnetiske permeabilitet i H/M og i parenteser den relative permeabiliteten:

Jern: 6.3 x 10^-3 (5000)

Cobalt-Hierro: 2.3 x 10^-2 (18000)

Nikkel-hierro: 1.25 x 10^-1 (100000)

Mangan-Zinc: 2.5 x 10^-2 (20000)

Karbonstål: 1.26 x 10^-4 (100)

Det kan tjene deg: Pascal Tonel: Hvordan det fungerer og eksperimenter

Neodimiummagnet: 1.32 x 10^-5 (1.05)

Platinum: 1.26 x 10^-6 1.0003

Aluminium: 1.26 x 10^-6 1.00002

Luft 1.256 x 10^-6 (1.0000004)

Teflon 1.256 x 10^-6 (1.00001)

Tørt tre 1.256 x 10^-6 (1.0000003)

Kobber 1.27 x10^-6 (0.999)

Rent vann 1.26 x 10^-6 (0.999992)

Superleder: 0 (0)

Tabellanalyse

Når man observerer verdiene i denne tabellen, kan det sees at det er en første gruppe med magnetisk permeabilitet relatert til vakuum med høye verdier. Dette er ferromagnetiske materialer, veldig egnet for fremstilling av elektromagneter for produksjon av store magnetiske felt.

Figur 3. Kurver B Vs. H for ferromagnetiske, paramagnetiske og diamagnetiske materialer. Kilde: Wikimedia Commons.

Så har vi en annen gruppe materialer, med relativ magnetisk permeabilitet like over 1. Dette er paramagnetiske materialer.

Deretter kan materialer med relativ magnetisk permeabilitet sees rett under enheten. Dette er diamagnetiske materialer som rent vann og kobber.

Endelig har vi en superleder. Superledere har null magnetisk permeabilitet fordi magnetfeltet inne utelukker helt. Superledere tjener ikke til å brukes i kjernen til en elektromagnet. 

Imidlertid er superlederelektromagneter vanligvis bygget, men superlederen brukes i viklingen for å etablere veldig høye elektriske strømmer som produserer høye magnetfelt.

Referanser

1. Dialnet. Enkle eksperimenter for å finne magnetisk permeabilitet. Gjenopprettet fra: Dialnet.forent.er
2. Figueroa, d. (2005). Serier: Fysikk for vitenskap og ingeniørfag. Volum 6. Elektromagnetisme. Redigert av Douglas Figueroa (USB). 215-221.
3. Giancoli, d.  2006. Fysikk: Prinsipper med applikasjoner. 6.Ed Prentice Hall. 560-562.
4. Kirkpatrick, l. 2007. Fysikk: En titt på verden. 6. forkortet utgave. Cengage Learning. 233.
5. YouTube. Magnetisme 5 - permeabilitet. Gjenopprettet fra: YouTube.com
6. Wikipedia. Magnetfelt. Gjenopprettet fra: er.Wikipedia.com
7. Wikipedia. Permeabilitet (elektromagnetisme). Hentet fra: i.Wikipedia.com