النفاذية المغناطيسية: ثابتة وطاولة - جسدي - بدني - 2026

و النفاذية المغناطيسية هي كمية المادية للممتلكات المسألة إلى توليد حقل مغناطيسي خاص به، عندما وتخلل ذلك عن طريق المجال المغناطيسي الخارجي.

كلا الحقلين: الخارجي والحقل الخاص ، متراكبان لإعطاء المجال الناتج. أ ، بصرف النظر عن المادة ، يسمى المجال الخارجي شدة المجال المغناطيسي H ، بينما يتداخل المجال الخارجي بالإضافة إلى المادة المستحثة في الحث المغناطيسي ب.

الشكل 1. الملف اللولبي مع جوهر مادة نفاذية مغناطيسية μ. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

عندما يتعلق الأمر بالمواد المتجانسة والخواص ، فإن الحقلين H و B متناسبان. وثابت التناسب (العددية والإيجابية) هو النفاذية المغناطيسية ، ويُرمز إليها بالحرف اليوناني μ:

ب = μ ح

في نظام SI الدولي ، يتم قياس الحث المغناطيسي B بوحدة Tesla (T) ، بينما يتم قياس شدة المجال المغناطيسي H بالأمبير فوق متر (A / m).

نظرًا لأن μ يجب أن تضمن تجانس الأبعاد في المعادلة ، فإن وحدة μ في نظام SI هي:

= (تسلا ⋅ متر) / أمبير = (T ⋅ م) / أ

النفاذية المغناطيسية للفراغ

دعونا نرى كيف يتم إنتاج المجالات المغناطيسية ، التي نشير إلى قيمها المطلقة بواسطة B و H ، في ملف أو ملف لولبي. من هناك ، سيتم إدخال مفهوم النفاذية المغناطيسية للفراغ.

يتكون الملف اللولبي من موصل جرح حلزوني. كل منعطف في اللولب يسمى منعطف. إذا تم تمرير التيار عبر الملف اللولبي i ، فلدينا مغناطيس كهربائي ينتج مجالًا مغناطيسيًا ب.

علاوة على ذلك ، تكون قيمة الحث المغناطيسي B أكبر ، مع زيادة التيار i. وأيضًا عندما تزداد كثافة المنعطفات n (عدد N من المنعطفات بين الطول d للملف اللولبي).

العامل الآخر الذي يؤثر على قيمة المجال المغناطيسي الذي ينتجه الملف اللولبي هو النفاذية المغناطيسية μ للمادة الموجودة بداخله. أخيرًا ، حجم الحقل المذكور هو:

ب = μ. أنا ن = ميكرومتر. في)

كما هو مذكور في القسم السابق ، فإن شدة المجال المغناطيسي H هي:

H = أنا (N / د)

هذا المجال من الحجم H ، والذي يعتمد فقط على التيار المتداول وكثافة لفات الملف اللولبي ، "يتخلل" مادة النفاذية المغناطيسية μ ، مما يجعلها ممغنطة.

ثم يتم إنتاج حقل إجمالي بحجم B ، والذي يعتمد على المادة الموجودة داخل الملف اللولبي.

ملف لولبي في الفراغ

وبالمثل ، إذا كانت المادة الموجودة داخل الملف اللولبي عبارة عن فراغ ، فإن الحقل H "يتخلل" الفراغ مما ينتج عنه المجال الناتج B. والحاصل بين المجال B في الفراغ و H الناتج عن الملف اللولبي يحدد نفاذية الفراغ. وقيمتها:

μ س = 4π × 10 ^-7 (T⋅m) / A

اتضح أن القيمة السابقة كانت تعريفًا دقيقًا حتى 20 مايو 2019. من ذلك التاريخ ، تم إجراء مراجعة للنظام الدولي ، مما أدى إلى قياس μ أو تجريبياً.

ومع ذلك ، تشير القياسات التي أجريت حتى الآن إلى أن هذه القيمة دقيقة للغاية.

جدول النفاذية المغناطيسية

المواد لها نفاذية مغناطيسية مميزة. الآن ، من الممكن إيجاد النفاذية المغناطيسية بوحدات أخرى. على سبيل المثال ، لنأخذ وحدة الحث ، وهي Henry (H):

1H = 1 (T * م ²) / أ.

بمقارنة هذه الوحدة بالوحدة التي تم تقديمها في البداية ، يتبين أن هناك تشابهًا ، على الرغم من أن الاختلاف هو المتر المربع الذي يمتلكه هنري. لهذا السبب ، تعتبر النفاذية المغناطيسية محاثة لكل وحدة طول:

= ح / م.

ترتبط النفاذية المغناطيسية μ ارتباطًا وثيقًا بخاصية فيزيائية أخرى للمواد ، تسمى القابلية المغناطيسية ، والتي يتم تعريفها على أنها:

μ = μ أو (1 + χ)

في التعبير السابق μ o ، هي النفاذية المغناطيسية للفراغ.

قابلية χ المغناطيسي هو التناسب بين الحقل الخارجي H ومغنطة للمادة M.

نفاذية نسبية

من الشائع جدًا التعبير عن النفاذية المغناطيسية فيما يتعلق بنفاذية الفراغ. تُعرف بالنفاذية النسبية وهي ليست أكثر من الحاصل بين نفاذية المادة ونفاذية الفراغ.

وفقًا لهذا التعريف ، تكون النفاذية النسبية عديمة الوحدة. لكنه مفهوم مفيد لتصنيف المواد.

على سبيل المثال ، تكون المواد مغنطيسية حديدية طالما أن نفاذيةها النسبية أكبر بكثير من الوحدة.

بالطريقة نفسها ، تتمتع المواد البارامغناطيسية بنفاذية نسبية أعلى بقليل من 1.

وأخيرًا ، المواد النفاذية المغناطيسية لها نفاذية نسبية أقل بقليل من الوحدة. والسبب هو أنها تصبح ممغنطة بطريقة تنتج حقلاً يعاكس المجال المغناطيسي الخارجي.

ومن الجدير بالذكر أن المواد المغناطيسية تمثل ظاهرة تعرف باسم "التباطؤ" ، حيث تحتفظ بذاكرة المجالات التي سبق تطبيقها. بحكم هذه الخاصية يمكنهم تشكيل مغناطيس دائم.

الشكل 2. ذكريات مغناطيسية الفريت. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز

نظرًا للذاكرة المغناطيسية للمواد المغناطيسية ، كانت ذكريات أجهزة الكمبيوتر الرقمية المبكرة عبارة عن تورويدات صغيرة من الفريت اجتازتها الموصلات. هناك قاموا بحفظ أو استخراج أو محو محتوى الذاكرة (1 أو 0).

المواد ونفاذيةها

فيما يلي بعض المواد ذات نفاذية المغناطيسية في H / m ونفاذيةها النسبية بين قوسين:

الحديد: 6.3 × 10 ^-3 (5000)

الكوبالت والحديد: 2.3 × ^10-2 (18000)

النيكل والحديد: 1.25 × ^10-1 (100000)

المنغنيز والزنك: 2.5 × ^10-2 (20000)

فولاذ كربوني: 1.26 × ^10-4 (100)

مغناطيس نيوديميوم: 1.32 × ^10-5 (1.05)

بلاتيني: 1.26 × 10 ^-6 1.0003

الألومنيوم: 1.26 × 10 ^-6 1.00002

هواء 1.256 × 10 ^-6 (1.0000004)

تفلون 1.256 × 10 ^-6 (1.00001)

خشب جاف 1.256 × 10 ^-6 (1.0000003)

النحاس 1.27 × 10 ^-6 (0.999)

ماء نقي 1.26 × 10 ^-6 (0.999992)

موصل فائق: 0 (0)

تحليل الجدول

بالنظر إلى القيم الواردة في هذا الجدول ، يمكن ملاحظة أن هناك مجموعة أولى ذات نفاذية مغناطيسية بالنسبة إلى الفراغ بقيم عالية. هذه مواد مغناطيسية ، مناسبة جدًا لتصنيع المغناطيسات الكهربائية لإنتاج مجالات مغناطيسية كبيرة.

الشكل 3. المنحنيات B مقابل المنحنيات H للمواد المغناطيسية والمغناطيسية والمغناطيسية. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

ثم لدينا مجموعة ثانية من المواد ذات نفاذية مغناطيسية نسبية أعلى بقليل من 1. هذه هي المواد المغناطيسية.

ثم يمكنك أن ترى مواد ذات نفاذية مغناطيسية نسبية أقل بقليل من الوحدة. هذه مواد مغناطيسية مثل الماء النقي والنحاس.

أخيرًا لدينا موصل فائق. الموصلات الفائقة لها نفاذية مغناطيسية صفرية لأنها تستبعد تمامًا المجال المغناطيسي بداخلها. الموصلات الفائقة عديمة الفائدة لاستخدامها في قلب المغناطيس الكهربائي.

ومع ذلك ، غالبًا ما يتم بناء مغناطيسات كهربائية فائقة التوصيل ، ولكن يتم استخدام الموصل الفائق في اللف لتكوين تيارات كهربائية عالية جدًا تنتج مجالات مغناطيسية عالية.

المراجع

1. Dialnet. تجارب بسيطة لإيجاد النفاذية المغناطيسية. تم الاسترجاع من: dialnet.unirioja.es
2. فيغيروا ، د. (2005). السلسلة: فيزياء العلوم والهندسة. المجلد 6. الكهرومغناطيسية. حرره دوغلاس فيغيروا (USB). 215-221.
3. جيانكولي ، د. 2006. الفيزياء: مبادئ مع تطبيقات. 6 إد برنتيس هول. 560-562.
4. كيركباتريك ، ل. 2007. الفيزياء: نظرة على العالم. الطبعة السادسة المختصرة. سينجاج ليرنينج. 233.
5. موقع YouTube. المغناطيسية 5 - النفاذية. تم الاسترجاع من: youtube.com
6. ويكيبيديا. حقل مغناطيسي. تم الاسترجاع من: es.wikipedia.com
7. ويكيبيديا. النفاذية (الكهرومغناطيسية). تم الاسترجاع من: en.wikipedia.com