KEBOLEHTELAPAN MAGNET: PEMALAR DAN JADUAL - FIZIKAL - 2026

The kebolehtelapan magnet adalah kuantiti fizikal harta perkara untuk menjana medan magnet sendiri, apabila ia meresap oleh medan magnet yang luar.

Kedua-dua bidang: luaran dan yang sendiri, ditumpangkan memberikan medan yang dihasilkan. A, bebas daripada bahan, medan luar dipanggil medan magnet kekuatan H , manakala pertindihan bidang luar ditambah bahan yang teraruh dalam induksi magnet B .

Rajah 1. Solenoid dengan teras bahan kebolehtelapan magnetik μ. Sumber: Wikimedia Commons.

Untuk bahan homogen dan isotropik, medan H dan B berkadaran. Dan pemalar berkadar (skalar dan positif) adalah kebolehtelapan magnetik, dilambangkan dengan huruf Yunani μ:

B = μ H

Dalam Sistem Antarabangsa SI induksi magnetik B diukur dalam Tesla (T), sementara intensiti medan magnet H diukur di Ampere lebih meter (A / m).

Oleh kerana μ mesti menjamin homogenitas dimensi dalam persamaan, unit μ dalam sistem SI adalah:

= (Tesla ⋅ meter) / Ampere = (T ⋅ m) / A

Ketelapan magnetik vakum

Mari kita lihat bagaimana medan magnet, yang nilai mutlaknya kita nyatakan oleh B dan H, dihasilkan dalam gegelung atau solenoid. Dari sana, konsep kebolehtelapan magnetik vakum akan diperkenalkan.

Solenoid terdiri daripada konduktor luka spiral. Setiap putaran pusingan dipanggil giliran. Jika semasa melalui i solenoid, maka kita mempunyai elektromagnet yang menghasilkan medan magnet B .

Selanjutnya, nilai aruhan magnetik B lebih besar, kerana arus i meningkat. Dan juga apabila ketumpatan lilitan n meningkat (bilangan N lilitan antara panjang d solenoid).

Faktor lain yang mempengaruhi nilai medan magnet yang dihasilkan oleh solenoid adalah kebolehtelapan magnetik bahan yang berada di dalamnya. Akhirnya, besarnya medan tersebut adalah:

B = μ. i .n = μ. didalam)

Seperti yang dinyatakan dalam bahagian sebelumnya, intensiti medan magnet H adalah:

H = i. (N / d)

Medan berkekuatan H ini, yang hanya bergantung pada arus peredaran dan ketumpatan putaran solenoid, "meresap" bahan kebolehtelapan magnetik μ, menyebabkannya menjadi magnet.

Kemudian medan besaran B dihasilkan, yang bergantung pada bahan yang berada di dalam solenoid.

Solenoid dalam vakum

Begitu juga, jika bahan di dalam solenoid adalah vakum, maka medan H "meresap" vakum menghasilkan medan yang dihasilkan B. Hasil bagi antara medan B dalam vakum dan H yang dihasilkan oleh solenoid menentukan kebolehtelapan vakum. , yang nilainya:

μ o = 4π x 10 ^-7 (T⋅m) / A

Ternyata nilai sebelumnya adalah definisi yang tepat hingga 20 Mei 2019. Pada tarikh tersebut, semakan Sistem Antarabangsa telah dibuat, yang membawa kepada μ atau diukur secara eksperimen.

Walau bagaimanapun, pengukuran yang dibuat setakat ini menunjukkan bahawa nilai ini sangat tepat.

Jadual kebolehtelapan magnet

Bahan mempunyai kebolehtelapan magnetik khas. Sekarang, adalah mungkin untuk mencari kebolehtelapan magnet dengan unit lain. Sebagai contoh, mari kita ambil unit induktansi, iaitu Henry (H):

1H = 1 (T * m ² ) / A.

Membandingkan unit ini dengan unit yang diberikan pada awalnya, terlihat bahawa ada persamaan, walaupun perbedaannya adalah meter persegi yang dimiliki oleh Henry. Atas sebab ini, kebolehtelapan magnetik dianggap induktansi per unit panjang:

= H / m.

Kebolehtelapan magnetik μ berkait rapat dengan sifat fizikal bahan lain, yang disebut kerentanan magnetik χ, yang ditakrifkan sebagai:

μ = μ atau (1 + χ)

Dalam ungkapan sebelumnya μ o, adalah kebolehtelapan magnetik vakum.

Kerentanan χ magnet adalah perkadaran di antara bidang luaran H dan kemagnetan bahan M .

Kebolehtelapan relatif

Adalah sangat umum untuk menyatakan kebolehtelapan magnetik berhubung dengan kebolehtelapan vakum. Ia dikenali sebagai kebolehtelapan relatif dan tidak lebih dari hasil antara kebolehtelapan bahan dan kekosongan.

Menurut definisi ini, kebolehtelapan relatif adalah tanpa unit. Tetapi ia adalah konsep yang berguna untuk mengelaskan bahan.

Sebagai contoh, bahan bersifat feromagnetik selagi kebolehtelapan relatifnya jauh lebih besar daripada kesatuan.

Dengan cara yang sama, bahan paramagnetik mempunyai kebolehtelapan relatif tepat di atas 1.

Dan akhirnya, bahan diamagnetik mempunyai kebolehtelapan relatif tepat di bawah kesatuan. Sebabnya ialah mereka menjadi magnet sedemikian rupa sehingga mereka menghasilkan medan yang menentang medan magnet luaran.

Perlu disebutkan bahawa bahan feromagnetik menyajikan fenomena yang dikenali sebagai "histeresis", di mana mereka menyimpan ingatan terhadap bidang yang digunakan sebelumnya. Berdasarkan ciri ini, mereka dapat membentuk magnet kekal.

Gambar 2. Ingatan magnet ferit. Sumber: Wikimedia Commons

Oleh kerana memori magnetik bahan feromagnetik, ingatan komputer digital awal adalah toroid ferit kecil yang dilalui oleh konduktor. Di sana mereka menyimpan, mengekstrak atau menghapus kandungan memori (1 atau 0).

Bahan dan kebolehtelapannya

Berikut adalah beberapa bahan, dengan kebolehtelapan magnetik dalam H / m dan kebolehtelapan relatifnya dalam kurungan:

Besi: 6.3 x 10 ^-3 (5000)

Besi kobalt : 2,3 x 10 ^-2 (18000)

Nikel-besi: 1,25 x 10 ^-1 (100000)

Mangan-zink: 2.5 x 10 ^-2 (20000)

Keluli Karbon: 1.26 x 10 ^-4 (100)

Magnet Neodymium: 1.32 x 10 ^-5 (1.05)

Platinum: 1.26 x 10 ^-6 1.0003

Aluminium: 1.26 x 10 ^-6 1.00002

Udara 1.256 x 10 ^-6 (1.0000004)

Teflon 1.256 x 10 ^-6 (1.00001)

Kayu kering 1.256 x 10 ^-6 (1.0000003)

Tembaga 1.27 x10 ^-6 (0.999)

Air tulen 1,26 x ^10-6 (0,999992)

Superkonduktor: 0 (0)

Analisis jadual

Melihat nilai dalam jadual ini, dapat dilihat bahawa terdapat kumpulan pertama dengan kebolehtelapan magnetik berbanding dengan vakum dengan nilai tinggi. Ini adalah bahan feromagnetik, sangat sesuai untuk pembuatan elektromagnet untuk pengeluaran medan magnet yang besar.

Rajah 3. Lengkung B vs. H untuk bahan feromagnetik, paramagnetik dan diamagnetik. Sumber: Wikimedia Commons.

Kemudian kita mempunyai kumpulan bahan kedua, dengan kebolehtelapan magnetik relatif tepat di atas 1. Ini adalah bahan paramagnetik.

Kemudian anda dapat melihat bahan dengan kebolehtelapan magnetik relatif tepat di bawah kesatuan. Ini adalah bahan diamagnetik seperti air tulen dan tembaga.

Akhirnya kita mempunyai superkonduktor. Superconduktor mempunyai kebolehtelapan magnetik sifar kerana tidak termasuk medan magnet di dalamnya. Superconduktor tidak berguna untuk digunakan dalam teras elektromagnet.

Walau bagaimanapun, elektromagnet superkonduktor sering dibina, tetapi superkonduktor digunakan dalam penggulungan untuk mewujudkan arus elektrik yang sangat tinggi yang menghasilkan medan magnet yang tinggi.

Rujukan

1. Dialnet. Eksperimen sederhana untuk mencari kebolehtelapan magnetik. Dipulihkan dari: dialnet.unirioja.es
2. Figueroa, D. (2005). Siri: Fizik untuk Sains dan Kejuruteraan. Jilid 6. Elektromagnetisme. Disunting oleh Douglas Figueroa (USB). 215-221.
3. Giancoli, D. 2006. Fizik: Prinsip dengan Aplikasi. Dewan Prentice Ed ke-6. 560-562.
4. Kirkpatrick, L. 2007. Fizik: Pandangan Dunia. Edisi ringkasan ke-6. Pembelajaran Cengage. 233.
5. Youtube. Magnetisme 5 - Kebolehtelapan. Dipulihkan dari: youtube.com
6. Wikipedia. Medan magnet. Dipulihkan dari: es.wikipedia.com
7. Wikipedia. Kebolehtelapan (Elektromagnetisme). Dipulihkan dari: en.wikipedia.com