HVA ER RELATIV PERMEABILITET? - FYSISK - 2026

Den relative permeabiliteten er et mål på evnen til en materiell måte, blir krysset av en strøm uten å miste dens funksjoner - respekt til annet materiale som fungerer som referanse. Det beregnes som forholdet mellom permeabiliteten til materialet som studeres og referansematerialets. Derfor er det en mengde som mangler dimensjoner.

Generelt sett om permeabilitet tenker vi på en flyt av væsker, ofte vann. Men det er også andre elementer som er i stand til å passere gjennom stoffer, for eksempel magnetiske felt. I dette tilfellet snakker vi om magnetisk permeabilitet og relativ magnetisk permeabilitet.

Nikkel har en høy relativ magnetisk permeabilitet, og det er grunnen til at mynter fester seg sterkt til magneten. Kilde: Pixabay.com.

Gjennomtrengeligheten av materialer 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 veldig varierte omstendigheter.

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

For livet lar permeabiliteten til cellemembraner cellen å være selektiv ved å la nødvendige stoffer som næringsstoffer passere og avvise andre som kan være skadelige.

Når det gjelder den relative magnetiske permeabiliteten, gir den oss informasjon om materialenes respons på magnetiske felt 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.

Relativ magnetisk permeabilitet

En veldig interessant anvendelse av elektromagnetiske bølger er å lette leting etter olje. Den er basert på å vite hvor mye bølgen er i stand til å trenge inn i undergrunnen før den blir dempet av den.

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

Som det ble sagt i begynnelsen, når vi snakker om relativ permeabilitet, krever uttrykket "relativ" å sammenligne størrelsen det gjelder for et bestemt materiale, med det til et annet som fungerer som referanse.

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

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

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

Denne størrelsesorden beskriver hvordan magnetens respons til et medium blir sammenlignet 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.

• Selvfølgelig, hvis μ _r = 1, er mediet vakuumet.
• Hvis det er mindre enn 1, er det et diamagnetisk materiale
• Hvis det er større enn 1, men ikke mye, er materialet paramagnetisk
• Og hvis det er mye større enn 1, er materialet ferromagnetisk.

Temperatur spiller en viktig rolle i magnetisk permeabilitet for et materiale. Denne verdien er faktisk ikke alltid konstant. Når temperaturen på et materiale øker, blir det internt forstyrret, så dets magnetiske respons synker.

Diamagnetiske og paramagnetiske materialer

Diamagnetiske materialer reagerer negativt på magnetiske felt og avviser dem. Michael Faraday (1791-1867) oppdaget denne eiendommen i 1846, da han fant ut at et stykke vismut ble frastøtt av en av polene til en magnet.

På en eller annen måte induserer magnetens felt til magnetfeltet i motsatt retning. Denne egenskapen er imidlertid 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 elektronets egenskaper. Og elektronet er en del av atomene i ethvert materiale, så alle av dem kan ha en diamagnetisk respons på et tidspunkt.

Vann, edle gasser, gull, kobber og mange flere er diamagnetiske materialer.

På den annen side har paramagnetiske materialer noe av sin egen magnetisering. Derfor kan de for eksempel svare positivt på magnetfeltet til en magnet. De har en magnetisk permeabilitet som tilsvarer verdien til μ _eller .

I nærheten av en magnet kan de også bli magnetiserte og bli magneter på egen hånd, 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 tallrike i naturen. Men det er materialer som lett tiltrekkes av permanente magneter.

De er i stand til å skaffe seg magnetisering på egen hånd. 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 ferromagnetiske materialer.

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 fester stolpemagnetene seg til kjøleskapene.

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

Når disse magnetiske dipolene er i nærvær av et eksternt felt, justeres de raskt med det og materialet holder seg til magneten. Selv om det ytre feltet blir undertrykt, og flytter magneten bort, forblir en gjenværende magnetisering 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 justering og den magnetiske effekten blekner.

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

Enheter for lagring av data, for eksempel magnetbånd og magnetiske minner, benytter seg av ferromagnetisme. Også med disse materialene produseres høyintensitetsmagneter med mange anvendelser 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 oljebrønn som tilhører Guafita-feltet (Apure State) ved bruk av Mossbauer Magnetic Susceptibility and Spectroscopy målinger. Gradsoppgave. Central University of Venezuela.