HVAD ER RELATIV PERMEABILITET? - FYSISK - 2025

Den relative permeabilitet er målet for en materiel måde, der krydses af en strøm uden at miste dens egenskaber - respekt for andet materiale, der tjener som reference. Det beregnes som forholdet mellem permeabiliteten af ​​det undersøgte materiale og referencematerialets. Derfor er det en mængde, der mangler dimensioner.

Generelt set om permeabilitet tænker vi på en strøm af væsker, ofte vand. Men der er også andre elementer, der er i stand til at passere gennem stoffer, for eksempel magnetiske felter. I dette tilfælde taler vi om magnetisk permeabilitet og relativ magnetisk permeabilitet.

Nikkel har en høj relativ magnetisk permeabilitet, og det er grunden til, at mønter klæber stærkt til magneten. Kilde: Pixabay.com.

Materialernes permeabilitet er en meget interessant egenskab, uanset hvilken type strømning der passerer gennem dem. Takket være det er det muligt at forudse, hvordan disse materialer vil opføre sig under meget forskellige omstændigheder.

F.eks. Er jordens permeabilitet meget vigtig, når man bygger strukturer som afløb, fortove og mere. Selv for afgrøder er jordens permeabilitet relevant.

For livet tillader permeabiliteten af ​​cellemembraner, at cellen er selektiv ved at lade nødvendige stoffer som næringsstoffer passere gennem og afvise andre, der kan være skadelige.

Med hensyn til den relative magnetiske permeabilitet giver det os information om materialernes respons på magnetiske felter forårsaget af magneter eller strømførende ledninger. Sådanne elementer bugner i teknologien, der omgiver os, så det er værd at undersøge, hvilke effekter de har på materialer.

Relativ magnetisk permeabilitet

En meget interessant anvendelse af elektromagnetiske bølger er at lette efterforskning af olie. Det er baseret på at vide, hvor meget bølgen er i stand til at trænge ind i undergrunden, før den dæmpes af den.

Dette giver en god idé om den type klipper, der er på et bestemt sted, da hver klippe har en anden relativ magnetisk permeabilitet, afhængigt af dens sammensætning.

Som det blev sagt i begyndelsen, hver gang vi taler om relativ permeabilitet, kræver udtrykket "relativ" sammenligning af det pågældende størrelsesorden for et bestemt materiale, med det fra et andet, der tjener som reference.

Dette gælder altid, uanset om det er permeabilitet for en væske eller et magnetfelt.

Vakuum har permeabilitet, da elektromagnetiske bølger ikke har noget problem med at rejse der. Det er en god ide at tage dette som en referenceværdi for at finde den relative magnetiske permeabilitet for ethvert materiale.

Vakuumets permeabilitet er ingen ringere end den velkendte konstant i Biot-Savart-loven, der bruges til at beregne den magnetiske induktionsvektor. Dets værdi er:

Denne størrelsesorden beskriver, hvordan et mediums magnetiske respons sammenlignes med responsen i et vakuum.

Nu kan den relative magnetiske permeabilitet være lig med 1, mindre end 1 eller større end 1. Det afhænger af det pågældende materiale og også af temperaturen.

• Naturligvis, hvis μ _r = 1, er mediet vakuumet.
• Hvis det er mindre end 1, er det et diamagnetisk materiale
• Hvis det er større end 1, men ikke meget, er materialet paramagnetisk
• Og hvis det er meget større end 1, er materialet ferromagnetisk.

Temperatur spiller en vigtig rolle i magnetisk permeabilitet af et materiale. Faktisk er denne værdi ikke altid konstant. Når temperaturen på et materiale stiger, bliver det internt forstyrret, så dets magnetiske respons falder.

Diamagnetiske og paramagnetiske materialer

Diamagnetiske materialer reagerer negativt på magnetiske felter og afviser dem. Michael Faraday (1791-1867) opdagede denne ejendom i 1846, da han fandt ud af, at et stykke vismut blev frastødet af en af ​​magnetens poler.

På en eller anden måde inducerer magnetens magnetfelt et felt i den modsatte retning inden for vismut. Denne ejendom er dog ikke eksklusiv for dette element. Alle materialer har det til en vis grad.

Det er muligt at vise, at nettomagnetiseringen i et diamagnetisk materiale afhænger af elektronets egenskaber. Og elektronet er en del af atomerne i ethvert materiale, så alle af dem kan have et diamagnetisk respons på et tidspunkt.

Vand, ædelgasser, guld, kobber og mange flere er diamagnetiske materialer.

På den anden side har paramagnetiske materialer noget af deres egen magnetisering. Derfor kan de f.eks. Reagere positivt på magnetens magnetfelt. De har en magnetisk permeabilitet svarende til værdien på μ _eller.

I nærheden af ​​en magnet kan de også magnetiseres og blive magneter på egen hånd, men denne effekt forsvinder, når den ægte magnet fjernes fra nærheden. Aluminium og magnesium er eksempler på paramagnetiske materialer.

De virkelig magnetiske materialer: ferromagnetisme

Paramagnetiske stoffer er de mest rigelige i naturen. Men der er materialer, der let tiltrækkes af permanente magneter.

De er i stand til at erhverve magnetisering på egen hånd. Disse er jern, nikkel, kobolt og sjældne jordarter som gadolinium og dysprosium. Derudover er nogle legeringer og forbindelser mellem disse og andre mineraler kendt som ferromagnetiske materialer.

Denne type materiale oplever en meget stærk magnetisk reaktion på et eksternt magnetfelt, f.eks. En magnet. Dette er grunden til at nikkelmønter holder sig til stangmagneter. Og til gengæld klæber stangmagneterne fast i køleskabe.

Ferromagnetiske materialers relative magnetiske permeabilitet er meget højere end 1. Inde i har de små magneter kaldet magnetiske dipoler. Når disse magnetiske dipoler er på linje, intensiveres de den magnetiske virkning inde i ferromagnetiske materialer.

Når disse magnetiske dipoler er i nærvær af et eksternt felt, justeres de hurtigt med det, og materialet klæber fast til magneten. Selvom det ydre felt er undertrykt og flytter magneten væk, forbliver en resterende magnetisering inde i materialet.

Høje temperaturer forårsager intern forstyrrelse i alle stoffer, hvilket producerer det, der kaldes "termisk omrøring". Med varme mister de magnetiske dipoler deres justering, og den magnetiske effekt falmer.

Curie-temperatur er den temperatur, hvor den magnetiske effekt forsvinder helt fra et materiale. Ved denne kritiske værdi bliver ferromagnetiske stoffer paramagnetiske.

Enheder til lagring af data, såsom magnetbånd og magnetiske hukommelser, bruger ferromagnetisme. Også med disse materialer fremstilles magneter med høj intensitet med mange anvendelser inden for forskning.

Referencer

1. Tipler, P., Mosca G. (2003). Fysik for videnskab og teknologi, bind 2. Redaktionel Reverte. Sider 810-821.
2. Zapata, F. (2003). Undersøgelse af mineralogier forbundet med Guafita 8x oliebrønde, der hører til Guafita-feltet (Apure State) ved anvendelse af Mossbauer magnetisk følsomhed og måling af spektroskopi. Grad afhandling. Det centrale universitet i Venezuela.