نفوذپذیری مغناطیسی ماده

رابطه بین میدان مغناطیسی (H) و القاء مغناطیسی (B) در ماده با یک مقدار فیزیکی به نام نفوذپذیری مغناطیسی مشخص می شود . مغناطیسی مطلق نفوذپذیری محتوا نسبت B به H است. طبق سیستم بین المللی واحدها، در واحدهای 1 Henry per meter اندازه گیری می شود.

مقدار عددی آن با نسبت اندازه آن به مقدار نفوذپذیری مغناطیسی خلاء بیان شده و توسط μ نشان داده شده است. این مقدار مغناطیسی نسبی نامیده می شود نفوذ پذیری (و یا به سادگی نفوذ پذیری مغناطیسی) رسانه است. به عنوان یک مقدار نسبی، واحد اندازه گیری ندارد.

در نتیجه، نفوذ پذیری مغناطیسی نسبی μ مقداری است که نشان می دهد که تعداد بارهایی که القاء میدان یک محرک داده شده (یا بزرگتر) از القای میدان مغناطیسی خلاء است.

هنگامی که ماده در معرض یک میدان مغناطیسی خارجی قرار می گیرد، مغناطیسی می شود. چگونه این اتفاق می افتد؟ با توجه به فرضیه آمپر، جریان های میکروسکوپی الکتریکی در هر ماده ای دائما در حال گردش هستند که ناشی از حرکت الکترون ها در امتداد مدار و حضور مغناطیسی خود است . در شرایط عادی این جنبش اختلال ایجاد می کند و زمینه ها «خاموش» (جبران) یکدیگر را می دهند. هنگامی که بدن در یک میدان خارج قرار می گیرد، جریان ها مرتب می شوند و بدن بدن را مغناطیسی می کند (یعنی دارای میدان خاص خود).

نفوذپذیری مغناطیسی همه مواد متفاوت است. بر اساس میزان آن، مواد به سه گروه بزرگ تقسیم می شوند.

در diamagnets، نفوذ پذیری مغناطیسی μ کمی کمتر از وحدت است. به عنوان مثال، در بیسموت، μ = 0.9998. Diamagnets شامل روی، سرب، کوارتز، نمک سنگ، مس، شیشه، هیدروژن، بنزن، آب است.

نفوذ پذیری مغناطیسی پارامغناطیس کمی بیشتر از یک (برای آلومینیوم، μ = 1.000023) است. نمونه هایی از مواد پارامغناطیسی عبارتند از نیکل، اکسیژن، تنگستن، ebonite، پلاتین، نیتروژن و هوا.

در نهایت، تعدادی از مواد (به طور عمده فلزات و آلیاژها) متعلق به گروه سوم هستند، که نفوذپذیری مغناطیسی آنها به میزان قابل توجهی (به میزان چند مرتبه) بیش از وحدت است. این مواد فرو مغناطیسی هستند . این عمدتا شامل نیکل، آهن، کبالت و آلیاژهای آن است. برای فولاد، μ = 8 ∙ 10 ^ 3، برای آلیاژ نیکل با آهن، μ = 2.5 ∙ 10 ^ 5. فرومغناطیس دارای خواصی است که آنها را از مواد دیگر تشخیص می دهد. اول، آنها مغناطیس باقی مانده دارند. ثانيا، نفوذپذيري مغناطيسي آنها بستگي به مقدار القاي ميدان خارجي دارد. سوم، برای هر یک از آنها یک آستانه دما خاص وجود دارد، به نام نقطه کوری ، که در آن خواص فرومغناطیسی خود را از دست می دهد و به عنوان یک پارامغناطیس تبدیل می شود. برای نیکل، نقطه کوری 360 درجه سانتی گراد است، برای آهن - 770 درجه سانتی گراد.

خصوصیات فرومغناطیسی نه تنها نفوذ پذیری مغناطیسی را تعیین می کند، بلکه همچنین مقدار I را به نام مغناطیس یک ماده داده می شود. این یک عملکرد غیرخطی پیچیده القایی مغناطیسی است، رشد مغناطش توسط خطی به نام منحنی مغناطیسی توصیف شده است . در همان زمان، رسیدن به یک نقطه خاص، مغناطیس عملا متوقف می شود ( اشباع مغناطیسی رخ می دهد). تأخیر مغناطیسی فرومغناطیس از افزایش ارزش القایی ناحیه خارجی، هیسترزیس مغناطیسی نامیده می شود. در این مورد، وابستگی ویژگی های مغناطیسی فرومغناطیس وجود دارد نه تنها در حالت فعلی بلکه در مورد مغناطش قبلی آن. نمایش گرافیکی منحنی این وابستگی حلقه هیسترزیس نامیده می شود .

به دلیل خواص آنها، فرومغناطیس به طور گسترده ای در مهندسی استفاده می شود. آنها در ساخت موتورهای ترانسفورماتور و رله های الکترومغناطیسی در تولید قطعات الکترونیکی رایانه ها در روتور ژنراتور و موتور الکتریکی استفاده می شود. خواص مغناطیسی فرومغناطیس در دستگاه های ضبط نوار، تلفن، نوار مغناطیسی و رسانه های دیگر مورد استفاده قرار می گیرد.