Konstant magnetisk permeabilitet och bord

De magnetisk permeabilitet Det är den fysiska mängden egenskapen för frågan om att generera sitt eget magnetfält, när det genomsyras av ett annat yttre magnetfält.

Båda fälten: de yttre och deras egna, överlappande ger ett resulterande fält. Till det yttre fältet, oberoende av materialet, kallas det Magnetfältintensitet H, medan överlappningen av det yttre fältet plus det som induceras i materialet är magnetinduktion B.

Figur 1. Solenoid med en magnetisk permeabilitetsmaterialkärna μ. Källa: Wikimedia Commons.

När det gäller homogena material och isotropos, fälten H och B De är proportionella. Och proportionalitetskonstanten (klättring och positiv) är magnetisk permeabilitet, betecknar med den grekiska bokstaven μ:

B = μ H

I det internationella systemet om magnetinduktion B Det mäts i Tesla (t), medan Magnetfältintensitet H Det mäts i ampere på tunnelbana (A/M). 

Med tanke på μ måste garantera dimensionell homogenitet i ekvationen, enheten för μ I systemet om det är:

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

[TOC]

Magnetisk permeabilitet för vakuum

Låt oss se hur magnetfälten inträffar, vars absoluta värden vi anger dig  B och H, I en spole eller magnetventil. Därifrån kommer begreppet magnetisk permeabilitet hos vakuum att introduceras.

Solenoiden består av en spiralrullad förare. Varje spiralrundan kallas sväng. Om ström passerar Yo För magnetventilen finns det en elektromagnet som producerar ett magnetfält B. 

Dessutom är värdet av magnetisk induktion B är större, i den utsträckning strömmen Yo Det ökas. Och även när vändningarnas täthet ökar n (siffra N av varv mellan längden d av magnetventilen). 

Den andra faktorn som påverkar värdet på magnetfältet som produceras av en magnetventil är magnetisk permeabilitet μ av materialet inuti. Slutligen är storleken på detta fält:

Kan tjäna dig: induktiv reaktans

B = μ. Yo .n = μ. Yo .(N/d)

Som sagt i föregående avsnitt, Magnetfältintensitet h är:

H = i.(N/d)

Det storleken H, som bara beror på cirkulationsströmmen och magnetventensen vänder densiteten, "Permea" till det magnetiska permeabilitetsmaterialet μ, vilket får den att magnetisera. 

Sedan finns det ett totalt storleksfält B, Det beror på materialet som finns inne i magnetventilen.

Tomt magnetventil

På samma sätt, om materialet inuti magnet är vakuumet, så är fältet H "Permea" vakuumet som producerar ett resulterande fält B. Kvoten mellan fältet B i vakuum och H Tillverkad av magnetventilen definierar permeabiliteten för vakuum, vars värde är:

 μantingen = 4π x 10^-7 (T⋅m)/a

Det visar sig att det föregående värdet var en exakt definition fram till 20 maj 2019. Från det datumet gjordes en översyn av det internationella systemet, vilket leder till det μantingen mätas experimentellt.

De åtgärder som hittills har gjorts indikerar dock att detta värde är extremt exakt.

Magnetisk permeabilitetstabell

Material har en karakteristisk magnetisk permeabilitet. Nu är det möjligt att hitta magnetisk permeabilitet med andra enheter. Låt oss till exempel ta induktansenheten, som är Henry (H):

1H = 1 (t ⋅ m²)/TILL. 

Jämförelse av denna enhet som inträffade i början, man ser att det finns en likhet, även om skillnaden är den kvadratmeter som Henry besitter. Av denna anledning betraktas magnetisk permeabilitet som en induktans per längdenhet:

[μ] = h/m.

De Magnetisk permeabilitet μ Det är nära besläktat med en annan fysisk egenskap hos materialen, kallad Magnetisk känslighet χ, vilket definieras som:

Kan tjäna dig: Mekanisk energi: Formler, koncept, typer, exempel, övningar

μ = μantingen (1 + χ)

I det föregående uttrycket μantingen, Det är Magnetisk permeabilitet för vakuum.

De Magnetisk känslighet χ Det är proportionaliteten mellan det yttre fältet H och den magnetisering av materialet M.

Relativ permeabilitet

Det är mycket vanligt att uttrycka magnetisk permeabilitet i förhållande till vakuumets permeabilitet. Det är känt som relativ permeabilitet och är inget annat än kvoten mellan materialets permeabilitet med avseende på vakuum.

Enligt denna definition har relativ permeabilitet inga enheter. Men det är ett användbart koncept att klassificera material. 

Till exempel är material Ferromagnetisk, Så länge dess relativa permeabilitet är mycket större än enheten.

På samma sätt, ämnen paramagnetisk De har relativ permeabilitet strax över 1.

Och slutligen har diamagnetiska material relativa permeabiliteter precis under enheten. Anledningen är att de magnetiseras på ett sådant sätt att de producerar ett fält som motsätter sig det yttre magnetfältet.

Det är värt att nämna att ferromagnetiska material har ett fenomen som kallas ”hysteres”, där de håller minnet på de tidigare tillämpade fälten. I kraft av denna egenskap kan de bilda en permanent magnet.

figur 2. Ferritmagnetiska minnen. Källa: Wikimedia Commons

På grund av det magnetiska minnet av ferromagnetiska material var memoarerna från de ursprungliga digitala datorerna små ferrit tjurar korsade av ledare. Där höll de, extraherade eller raderade innehållet (1 eller 0) från minnet. 

Materialen och deras permeabilitet

Här är några material, med dess magnetiska permeabilitet i H/M och inom parentes dess relativa permeabilitet:

Järn: 6.3 x 10^-3 (5000)

Kobolt-hierro: 2.3 x 10^-2 (18000)

Nickel-hierro: 1.25 x 10^-1 (100000)

Mangan-zink: 2.5 x 10^-2 (20000)

Kolstål: 1.26 x 10^-4 (100)

Det kan tjäna dig: Pascal Tonel: Hur det fungerar och experiment

Neodimiummagnet: 1.32 x 10^-5 (1.05)

Platina: 1.26 x 10^-6 1.000

Aluminium: 1.26 x 10^-6 1.00002

Luft 1.256 x 10^-6 (1.0000004)

Teflon 1.256 x 10^-6 (1.00001)

Torrträ 1.256 x 10^-6 (1.0000003)

Koppar 1.27 x10^-6 (0.999)

Rent vatten 1.26 x 10^-6 (0.999992)

Superconductor: 0 (0)

Tabellanalys

Iakttagande av värdena på denna tabell kan man se att det finns en första grupp med magnetisk permeabilitet relaterad till vakuum med höga värden. Dessa är ferromagnetiska material, mycket lämpliga för tillverkning av elektromagneter för produktion av stora magnetfält.

Figur 3. Kurvor B Vs. H för ferromagnetiska, paramagnetiska och diamagnetiska material. Källa: Wikimedia Commons.

Då har vi en andra grupp material, med relativ magnetisk permeabilitet strax över 1. Dessa är paramagnetiska material.

Då kan material med relativ magnetisk permeabilitet ses precis under enheten. Dessa är diamagnetiska material som rent vatten och koppar.

Slutligen har vi en superledare. Superconductors har noll magnetisk permeabilitet eftersom magnetfältet inuti helt utesluter. Superledare tjänar inte till att användas i kärnan i en elektromagnet. 

Emellertid är superledarelektromagnet vanligtvis byggda, men superledaren används i lindningen för att etablera mycket höga elektriska strömmar som producerar höga magnetfält.

Referenser

1. Dialnät. Enkla experiment för att hitta magnetisk permeabilitet. Återhämtat sig från: dialnet.förenad.är
2. Figueroa, D. (2005). Serie: Physics for Science and Engineering. Volym 6. Elektromagnetism. Redigerad av Douglas Figueroa (USB). 215-221.
3. Giancoli, D.  2006. Fysik: Principer med applikationer. Sjätte.Ed Prentice Hall. 560-562.
4. Kirkpatrick, l. 2007. Fysik: En titt på världen. 6: e förkortade upplagan. Cengage Learning. 233.
5. Youtube. Magnetism 5 - Permeabilitet. Återhämtat sig från: YouTube.com
6. Wikipedia. Magnetiskt fält. Återhämtad från: är.Wikipedia.com
7. Wikipedia. Permeabilitet (elektromagnetism). Hämtad från: i.Wikipedia.com