MANYETIK GEÇIRGENLIK: SABIT VE TABLO - FIZIKSEL - 2025

Manyetik geçirgenlik bir dış manyetik alan tarafından nüfuz edildiğinde, kendi manyetik alan oluşturmak için maddenin özelliğinin fiziksel miktarıdır.

Her iki alan: harici ve kendi, sonuçta bir alan verecek şekilde üst üste bindirilir. Malzemeden bağımsız olarak, dış alan manyetik alan kuvveti H olarak adlandırılırken , dış alan artı malzeme manyetik indüksiyon B'de indüklenir .

Şekil 1. Bir μ manyetik geçirgenlik malzeme çekirdeğine sahip solenoid. Kaynak: Wikimedia Commons.

Homojen ve izotropik malzemeler söz konusu olduğunda, H ve B alanları orantılıdır. Ve orantılılık sabiti (skaler ve pozitif), Yunanca harf μ ile gösterilen manyetik geçirgenliktir:

B = μ H

SI Uluslararası Sisteminde manyetik indüksiyon B Tesla (T) cinsinden ölçülürken, manyetik alan yoğunluğu H amper üzerinden metre (A / m) olarak ölçülür.

Μ denklemde boyutsal homojenliği garanti etmesi gerektiğinden, SI sistemindeki μ birimi:

= (Tesla ⋅ metre) / Amper = (T ⋅ m) / A

Manyetik vakum geçirgenliği

Mutlak değerleri B ve H ile gösterdiğimiz manyetik alanların bir bobin veya solenoid içinde nasıl üretildiğini görelim. Oradan, vakumun manyetik geçirgenliği kavramı tanıtılacaktır.

Solenoid, spiral olarak sarılmış bir iletkenden oluşur. Spiralin her dönüşüne dönüş denir. Solenoid i'den akım geçerse, manyetik alan B üreten bir elektromıknatısımız olur .

Ayrıca, akım i arttıkça manyetik indüksiyon B'nin değeri daha büyüktür. Ve ayrıca n dönüşlerinin yoğunluğu arttığında (solenoidin d uzunluğu arasındaki dönüş sayısı N).

Bir solenoidin ürettiği manyetik alanın değerini etkileyen diğer faktör, içindeki malzemenin manyetik geçirgenliğidir μ. Son olarak, söz konusu alanın büyüklüğü:

B = μ. i .n = μ. içinde)

Önceki bölümde belirtildiği gibi, manyetik alan yoğunluğu H:

H = i. (N / d)

Sadece dolaşım akımına ve solenoidin dönüşlerinin yoğunluğuna bağlı olan bu H büyüklüğü alanı, manyetik geçirgenlik μ malzemesine "nüfuz ederek" manyetize olmasına neden olur.

Ardından, solenoidin içindeki malzemeye bağlı olan toplam B büyüklük alanı üretilir.

Vakumda solenoid

Benzer şekilde, solenoidin içindeki malzeme bir vakum ise, bu durumda H alanı vakuma "nüfuz ederek" oluşan B alanını oluşturur. Vakumdaki B alanı ile solenoid tarafından üretilen H arasındaki bölüm, vakumun geçirgenliğini tanımlar. , kimin değeri:

μ o = 4π x ^10-7 (T⋅m) / A

Önceki değerin 20 Mayıs 2019'a kadar kesin bir tanım olduğu ortaya çıktı. O tarihten itibaren Uluslararası Sistem revizyonu yapıldı, bu da μ veya deneysel olarak ölçülüyordu.

Ancak şimdiye kadar yapılan ölçümler bu değerin son derece doğru olduğunu göstermektedir.

Manyetik geçirgenlik tablosu

Malzemelerin karakteristik bir manyetik geçirgenliği vardır. Artık manyetik geçirgenliği diğer birimlerle bulmak mümkün. Örneğin, Henry (H) olan endüktans birimini ele alalım:

1H = 1 (T * m ² ) / A

Bu birimin başında verilmiş olan ile kıyaslandığında, aradaki fark Henry'nin sahip olduğu metrekare olmasına rağmen benzerlik olduğu görülmektedir. Bu nedenle manyetik geçirgenlik, birim uzunluk başına bir endüktans olarak kabul edilir:

= H / m.

Manyetik geçirgenlik μ, manyetik duyarlılık χ olarak adlandırılan ve şu şekilde tanımlanan malzemelerin başka bir fiziksel özelliği ile yakından ilgilidir:

μ = μ veya (1 + χ)

Önceki ifadede μ o, vakumun manyetik geçirgenliğidir.

Manyetik duyarlılık χ, H dış alanı ile M malzemesinin mıknatıslanması arasındaki orantıdır .

Bağıl geçirgenlik

Vakum geçirgenliği ile ilişkili olarak manyetik geçirgenliği ifade etmek çok yaygındır. Göreceli geçirgenlik olarak bilinir ve malzemenin geçirgenliğinin vakumunkine oranından başka bir şey değildir.

Bu tanıma göre göreceli geçirgenlik birimsizdir. Ancak malzemeleri sınıflandırmak için kullanışlı bir kavramdır.

Örneğin, göreceli geçirgenlikleri birlikten çok daha büyük olduğu sürece malzemeler ferromanyetiktir.

Aynı şekilde, paramanyetik maddeler 1'in biraz üzerinde görece geçirgenliğe sahiptir.

Ve son olarak, diyamanyetik malzemeler, birliğin hemen altında göreli geçirgenliğe sahiptir. Bunun nedeni, dış manyetik alana karşı çıkan bir alan oluşturacak şekilde mıknatıslanmalarıdır.

Ferromanyetik malzemelerin, önceden uygulanan alanların hafızasını tuttukları "histerez" olarak bilinen bir fenomeni sunduğunu belirtmek gerekir. Bu özelliği sayesinde kalıcı bir mıknatıs oluşturabilirler.

Şekil 2. Ferrit manyetik hafızalar. Kaynak: Wikimedia Commons

Ferromanyetik materyallerin manyetik hafızası nedeniyle, ilk dijital bilgisayarların hafızaları, iletkenlerin geçtiği küçük ferrit toroidlerdi. Orada hafızanın içeriğini (1 veya 0) kaydettiler, çıkardılar veya sildiler.

Malzemeler ve geçirgenlikleri

H / m cinsinden manyetik geçirgenlikleri ve parantez içinde göreli geçirgenlikleri ile bazı malzemeler şunlardır:

Demir: 6,3 x ^10-3 (5000)

Kobalt-demir : 2.3 x 10 ^-2 (18000),

Nikel-demir: 1.25 x 10 ^-1 (100000)

Manganez-çinko: 2,5 x ^10-2 (20000)

Karbon Çelik: 1.26 x ^10-4 (100)

Neodimyum mıknatıs: 1,32 x ^10-5 (1,05)

Platin: 1.26 x ^10-6 1.0003

Alüminyum: 1.26 x ^10-6 1.00002

Hava 1.256 x ^10-6 (1.0000004)

Teflon 1.256 x ^10-6 (1.00001)

Kuru odun 1.256 x ^10-6 (1.0000003)

Bakır 1.27 x10 ^-6 (0.999)

Saf su 1.26 x ^10-6 (0.999992)

Süperiletken: 0 (0)

Tablo analizi

Bu tablodaki değerlere bakıldığında, yüksek değerli vakuma göre manyetik geçirgenliğe sahip bir birinci grubun olduğu görülmektedir. Bunlar, büyük manyetik alanların üretimi için elektromıknatısların üretimi için çok uygun olan ferromanyetik malzemelerdir.

Şekil 3. Eğriler B vs. Ferromanyetik, paramanyetik ve diyamanyetik malzemeler için H. Kaynak: Wikimedia Commons.

Sonra, göreli manyetik geçirgenliği 1'in hemen üzerinde olan ikinci bir malzeme grubumuz var. Bunlar paramanyetik malzemelerdir.

Daha sonra, bağıl manyetik geçirgenliğe sahip malzemeleri birliğin hemen altında görebilirsiniz. Bunlar saf su ve bakır gibi diyamanyetik malzemelerdir.

Nihayet bir süper iletkenimiz var. Süperiletkenler, içlerindeki manyetik alanı tamamen dışarıda bıraktığı için sıfır manyetik geçirgenliğe sahiptir. Süperiletkenler, bir elektromıknatısın çekirdeğinde kullanılmak için yararsızdır.

Bununla birlikte, süper iletken elektromıknatıslar genellikle yapılır, ancak süper iletken, yüksek manyetik alanlar üreten çok yüksek elektrik akımları oluşturmak için sargıda kullanılır.

Referanslar

1. Dialnet. Manyetik geçirgenliği bulmak için basit deneyler. Kurtarıldı: dialnet.unirioja.es
2. Figueroa, D. (2005). Seri: Bilim ve Mühendislik için Fizik. Cilt 6. Elektromanyetizma. Douglas Figueroa (USB) tarafından düzenlendi. 215-221.
3. Giancoli, D. 2006. Fizik: Uygulamalı Prensipler. 6. Ed Prentice Salonu. 560-562.
4. Kirkpatrick, L. 2007. Fizik: Dünyaya Bir Bakış. 6. kısaltılmış baskı. Cengage Learning. 233.
5. Youtube. Manyetizma 5 - Geçirgenlik. Youtube.com adresinden kurtarıldı
6. Vikipedi. Manyetik alan. Kurtarıldı: es.wikipedia.com
7. Vikipedi. Geçirgenlik (Elektromanyetizma). En.wikipedia.com adresinden kurtarıldı