VAD ÄR RELATIV PERMEABILITET? - FYSISK - 2025

Den relativa permeabiliteten är måtten på förmågan på ett materiellt sätt, att korsas av en ström utan att förlora dess funktioner - respekt för annat material som fungerar som referens. Det beräknas som förhållandet mellan permeabiliteten för materialet som studeras och referensmaterialets. Därför är det en kvantitet som saknar dimensioner.

Generellt sett om permeabilitet tänker vi på ett flöde av vätskor, vanligtvis vatten. Men det finns också andra element som kan passera genom ämnen, till exempel magnetfält. I detta fall talar vi om magnetisk permeabilitet och relativ magnetisk permeabilitet.

Nickel har en hög relativ magnetisk permeabilitet, varför mynt fäster starkt vid magneten. Källa: Pixabay.com.

Materialens permeabilitet är en mycket intressant egenskap, oavsett vilken typ av flöde som passerar genom dem. Tack vare det är det möjligt att förutse hur dessa material kommer att bete sig under mycket varierande omständigheter.

Till exempel är jordens permeabilitet mycket viktig när man bygger strukturer som avlopp, trottoarer med mera. Även för grödor är markens permeabilitet relevant.

Under hela livet tillåter cellmembranens permeabilitet att cellen är selektiv genom att låta nödvändiga ämnen som näringsämnen passera igenom och avvisa andra som kan vara skadliga.

Beträffande den relativa magnetiska permeabiliteten ger det oss information om materialens respons på magnetfält orsakade av magneter eller spänningsledningar. Sådana element finns i överflöd i tekniken som omger oss, så det är värt att undersöka vilka effekter de har på material.

Relativ magnetisk permeabilitet

En mycket intressant tillämpning av elektromagnetiska vågor är att underlätta oljeprospektering. Det bygger på att veta hur mycket vågen kan tränga in i undergrunden innan den dämpas av den.

Detta ger en god uppfattning om vilken typ av berg som finns på en viss plats, eftersom varje berg har en annan relativ magnetisk permeabilitet, beroende på dess sammansättning.

Som sagt i början, när vi talar om relativ permeabilitet, kräver termen "relativ" att jämföra storleken i fråga om ett visst material med det för ett annat som fungerar som referens.

Detta är alltid tillämpligt, oavsett om det är permeabilitet för en vätska eller ett magnetfält.

Vakuum har permeabilitet, eftersom elektromagnetiska vågor inte har några problem att resa dit. Det är en bra idé att ta detta som ett referensvärde för att hitta den relativa magnetiska permeabiliteten för något material.

Vakuumets permeabilitet är ingen annan än den välkända konstanten i Biot-Savart-lagen, som används för att beräkna den magnetiska induktionsvektorn. Dess värde är:

Denna storlek beskriver hur magnetens respons hos ett medium jämförs med svaret i ett vakuum.

Nu kan den relativa magnetiska permeabiliteten vara lika med 1, mindre än 1 eller högre än 1. Det beror på materialet i fråga och även av temperaturen.

• Uppenbarligen, om μ _r = 1 är mediet vakuumet.
• Om det är mindre än 1 är det ett diamagnetiskt material
• Om det är större än 1, men inte mycket, är materialet paramagnetiskt
• Och om det är mycket större än 1 är materialet ferromagnetiskt.

Temperatur spelar en viktig roll i magnetens permeabilitet hos ett material. I själva verket är detta värde inte alltid konstant. När temperaturen på ett material ökar blir det internt störd, så dets magnetiska respons minskar.

Diamagnetiska och paramagnetiska material

Diamagnetiska material reagerar negativt på magnetfält och stöter bort dem. Michael Faraday (1791-1867) upptäckte den här egenskapen 1846, när han fann att en bit vismut avvisades av någon av en magnetpöl.

På något sätt inducerar magnetens magnetfält ett fält i motsatt riktning i vismut. Den här egenskapen är dock inte exklusiv för detta element. Alla material har det till viss del.

Det är möjligt att visa att nettomagnetiseringen i ett diamagnetiskt material beror på elektronens egenskaper. Och elektron är en del av atomerna i vilket material som helst, så att alla kan ha ett diamagnetiskt svar vid någon tidpunkt.

Vatten, ädla gaser, guld, koppar och många fler är diamagnetiska material.

Å andra sidan har paramagnetiska material en del av sin egen magnetisering. Det är därför de till exempel kan reagera positivt på magnetens magnetfält. De har en magnetisk permeabilitet liknande värdet på μ _eller .

Nära en magnet kan de också bli magnetiserade och bli magneter på egen hand, men denna effekt försvinner när den riktiga magneten tas bort från närheten. Aluminium och magnesium är exempel på paramagnetiska material.

De verkligt magnetiska materialen: ferromagnetism

Paramagnetiska ämnen är de vanligaste i naturen. Men det finns material som lätt dras till permanentmagneter.

De kan förvärva magnetisering på egen hand. Dessa är järn, nickel, kobolt och sällsynta jordartser som gadolinium och dysprosium. Dessutom är vissa legeringar och föreningar mellan dessa och andra mineraler kända som ferromagnetiska material.

Denna typ av material upplever ett mycket starkt magnetiskt svar på ett yttre magnetfält, till exempel en magnet. Detta är anledningen till att nickelmynt klibbar fast vid stapelmagneter. Och i sin tur fäster stavmagneterna fast vid kylskåp.

Ferromagnetiska materials relativa magnetiska permeabilitet är mycket högre än 1. Inuti har de små magneter som kallas magnetiska dipoler. När dessa magnetiska dipoler är i linje förstärker de den magnetiska effekten inuti ferromagnetiska material.

När dessa magnetiska dipoler är i närvaro av ett yttre fält, anpassas de snabbt med det och materialet fastnar i magneten. Även om det yttre fältet undertrycks, flyttar magneten bort, kvarstår en kvarstående magnetisering inuti materialet.

Höga temperaturer orsakar intern störning i alla ämnen, vilket ger det som kallas "termisk omröring". Med värme förlorar de magnetiska dipolerna sin inriktning och den magnetiska effekten bleknar.

Curietemperatur är den temperatur vid vilken den magnetiska effekten försvinner helt från ett material. Vid detta kritiska värde blir ferromagnetiska ämnen paramagnetiska.

Enheter för lagring av data, såsom magnetband och magnetiska minnen, använder sig av ferromagnetism. Med dessa material tillverkas även högintensitetsmagneter med många användningsområden inom forskning.

referenser

1. Tipler, P., Mosca G. (2003). Fysik för vetenskap och teknik, bind 2. Redaktör Reverte Sidorna 810-821.
2. Zapata, F. (2003). Studie av mineralogier associerade med Guafita 8x-oljebrunnen som tillhör Guafita-fältet (Apure State) med användning av Mossbauer Magnetic Susceptibility and Spectroscopy-mätningar. Examensarbete. Central University of Venezuela.