Hva er relativ permeabilitet?

De relativ permeabilitet Det er mål på kapasiteten til et bestemt materiale som skal krysses av en strøm - uten å miste egenskapene - i forhold til et annet materiale som fungerer som referanse. Det beregnes som forholdet mellom permeabiliteten til materialet som studeres og referansematerialet. Derfor er det en mengde som mangler dimensjoner.

Generelt sett om permeabilitet tenker vi på en strøm av væsker, ofte vann. Men det er også andre elementer som kan passere gjennom stoffer, for eksempel magnetfelt. I dette tilfellet snakker vi om magnetisk permeabilitet og av relativ magnetisk permeabilitet.

Materialets permeabilitet er en veldig interessant egenskap, uavhengig av typen flyt som går gjennom dem. Takket være det er det mulig å forutse hvordan disse materialene vil oppføre seg under svært varierte omstendigheter..

For eksempel er permeabiliteten til jord veldig viktig når man bygger strukturer som avløp, fortau og mer. Selv for avlinger er jordgjennomtrengelighet relevant.

For livet tillater cellemembranens permeabilitet at cellen kan være selektiv, ved å la nødvendige stoffer som næringsstoffer passere gjennom og avvise andre som kan være skadelige..

Når det gjelder den relative magnetiske permeabiliteten, gir den oss informasjon om materialets respons på magnetfelt forårsaket av magneter eller strømførende ledninger. Slike elementer florerer i teknologien som omgir oss, så det er verdt å undersøke hvilke effekter de har på materialer.

Artikkelindeks

• 1 Relativ magnetisk permeabilitet
• 2 Klassifisering av materialer i henhold til deres relative magnetiske permeabilitet
• 3 Diamagnetiske og paramagnetiske materialer
• 4 De virkelig magnetiske materialene: ferromagnetisme
• 5 Referanser

Relativ magnetisk permeabilitet

En veldig interessant anvendelse av elektromagnetiske bølger er å lette oljeprospektering. Den er basert på å vite hvor mye bølgen er i stand til å trenge gjennom undergrunnen før den dempes av den..

Dette gir en god ide om hvilken type bergarter som er på et bestemt sted, siden hver bergart har forskjellig relativ magnetisk permeabilitet, avhengig av sammensetningen..

Som sagt i begynnelsen, når du snakker om relativ permeabilitet, begrepet "relativ" krever å sammenligne størrelsen på det aktuelle materialet til et bestemt materiale, med det til et annet som fungerer som referanse.

Dette gjelder alltid, uavhengig av om det er permeabilitet for en væske eller et magnetfelt..

Vakuumet har permeabilitet, siden elektromagnetiske bølger ikke har noe problem å reise dit. Det er en god ide å ta dette som en referanseverdi for å finne den relative magnetiske permeabiliteten til ethvert materiale..

Vakuumets permeabilitet er ingen ringere enn den velkjente konstanten til Biot-Savart-loven, som brukes til å beregne den magnetiske induksjonsvektoren. Verdien er:

μ_eller = 4π. 10 ^-7 T.m / A (Tesla. Meter / Ampere).

Denne konstanten er en del av naturen og er sammen med elektrisk permittivitet knyttet til verdien av lysets hastighet i vakuum.

For å finne den relative magnetiske permeabiliteten, må du sammenligne den magnetiske responsen til et materiale i to forskjellige medier, hvorav det ene er vakuum..

Ved beregning av magnetisk induksjon B av en ledning i vakuum, ble størrelsen funnet å være:

Og den relative permeabiliteten μ_r av mediet, er kvotienten mellom B og B_eller: μ_r= B / B_eller. Det er en dimensjonsløs mengde, som du kan se.

Klassifisering av materialer i henhold til deres relative magnetiske permeabilitet

Relativ magnetisk permeabilitet er en dimensjonsløs og positiv størrelse, som er kvotienten av to positive størrelser i sin tur. Husk at modulen til en vektor alltid er større enn 0.

μ_r= B / B_eller = μ / μ_eller

μ = μ_r . μ_eller

Denne størrelsen beskriver hvordan den magnetiske responsen til et medium sammenlignes med responsen i et vakuum..

Nå kan den relative magnetiske permeabiliteten være lik 1, mindre enn 1 eller større enn 1. Det avhenger av det aktuelle materialet og også av temperaturen..

• Åpenbart ja μ_r= 1 midten er tomrommet.
• Hvis det er mindre enn 1, er det et materiale diamagnetisk
• Hvis det er større enn 1, men ikke mye, er materialet det paramagnetisk
• Og hvis det er mye større enn 1, er materialet det ferromagnetisk.

Temperatur spiller en viktig rolle i magnetisk permeabilitet av et materiale. Faktisk er denne verdien ikke alltid konstant. Når temperaturen på et materiale øker, blir det internt forstyrret, slik at dets magnetiske respons avtar.

Diamagnetiske og paramagnetiske materialer

Materialene diamagnetisk de reagerer negativt på magnetfelt og frastøter dem. Michael Faraday (1791-1867) oppdaget denne eiendommen i 1846, da han fant ut at et stykke vismut ble frastøtt av noen av stolpene til en magnet..

På en eller annen måte induserer magnetfeltet til magneten et felt i motsatt retning innenfor vismuten. Imidlertid er denne eiendommen ikke eksklusiv for dette elementet. Alle materialer har det til en viss grad.

Det er mulig å vise at nettomagnetiseringen i et diamagnetisk materiale avhenger av egenskapene til elektronet. Og elektronet er en del av atomene i ethvert materiale, det er derfor alle av dem kan ha en diamagnetisk respons på et tidspunkt.

Vann, edelgasser, gull, kobber og mange flere er diamagnetiske materialer.

I stedet materialene paramagnetisk de har litt magnetisering av sine egne. Derfor kan de for eksempel svare positivt på magnetfeltet til en magnet. De har en magnetisk permeabilitet nær verdien på μ_eller.

I nærheten av en magnet kan de også bli magnetiserte og bli magneter alene, men denne effekten forsvinner når den virkelige magneten fjernes fra nærheten. Aluminium og magnesium er eksempler på paramagnetiske materialer.

De virkelig magnetiske materialene: ferromagnetisme

Paramagnetiske stoffer er de mest utbredte i naturen. Men det er materialer som lett tiltrekkes av permanente magneter..

De er i stand til å tilegne seg magnetisering alene. Dette er jern, nikkel, kobolt og sjeldne jordarter som gadolinium og dysprosium. I tillegg er noen legeringer og forbindelser mellom disse og andre mineraler kjent som materialer. ferromagnetisk.

Denne typen materiale opplever en veldig sterk magnetisk respons på et eksternt magnetfelt, for eksempel en magnet. Dette er grunnen til at nikkelmynter holder seg til stangmagneter. Og i sin tur holder stangmagnetene seg til kjølerne.

Den relative magnetiske permeabiliteten til ferromagnetiske materialer er mye høyere enn 1. Innvendig har de små magneter kalt magnetiske dipoler. Når disse magnetiske dipolene justeres, forsterker de den magnetiske effekten i ferromagnetiske materialer..

Når disse magnetiske dipolene er i nærvær av et eksternt felt, stiller de seg raskt opp ved siden av og materialet fester seg til magneten. Selv om det ytre feltet er undertrykt, flytter magneten bort, forblir en restmagnetisering inne i materialet.

Høye temperaturer forårsaker indre forstyrrelser i alle stoffer, og produserer det som kalles "termisk agitasjon." Med varme mister de magnetiske dipolene sin innretting, og den magnetiske effekten forsvinner gradvis..

Curie-temperaturen er temperaturen der den magnetiske effekten helt forsvinner fra et materiale. Ved denne kritiske verdien blir ferromagnetiske stoffer paramagnetiske.

Enheter for lagring av data, som magnetbånd og magnetiske minner, bruker ferromagnetisme. Også med disse materialene blir magneter med høy intensitet produsert med mange bruksområder innen forskning.

Referanser

1. Tipler, P., Mosca G. (2003). Fysikk for vitenskap og teknologi, bind 2.  Redaksjonell Reverte. Sider 810-821.
2. Zapata, F. (2003). Studie av mineralogier assosiert med Guafita 8x oljebrønnen som hører til Guafita-feltet (Apure State) gjennom målinger av magnetisk susceptibilitet og Mossbauer spektroskopi. Gradsoppgave. Central University of Venezuela.