ما هي النفاذية المغناطيسية (مو)

نعلم من سنوات عديدة من الممارسة التقنية أن تحريض الملف يعتمد بشكل كبير على خصائص البيئة التي يوجد فيها الملف. إذا تمت إضافة نواة مغنطيسية حديدية إلى ملف من الأسلاك النحاسية مع محاثة معروفة L0 ، ففي ظل الظروف السابقة الأخرى ستزداد تيارات الحث الذاتي (تيارات إغلاق وفتح إضافية) في هذا الملف عدة مرات ، ستؤكد التجربة ما سيعني عدة مرات زيادة الحثوالتي ستساوي الآن L.

الملاحظة التجريبية

لنفترض أن الوسط ، المادة التي تملأ الفراغ داخل وحول الملف الموصوف ، متجانسة ويتم إنشاؤها بواسطة التيار المتدفق عبر موصلها ، حقل مغناطيسي تقع فقط في هذه المنطقة بالذات دون تجاوز حدودها.

إذا كان الملف ذو شكل حلقي ، شكل حلقة مغلقة ، فسيتم تركيز هذا الوسط ، جنبًا إلى جنب مع الحقل ، فقط في حجم الملف ، حيث لا يوجد مجال مغناطيسي عمليًا خارج الحلقي.هذا الموضع صالح أيضًا لملف طويل - ملف لولبي ، حيث تتركز جميع الخطوط المغناطيسية أيضًا في الداخل - على طول المحور.

على سبيل المثال ، لنفترض أن محاثة بعض الدوائر أو الملف عديم القلب في الفراغ يساوي L0. ثم بالنسبة للملف نفسه ، ولكن بالفعل في مادة متجانسة تملأ الفراغ حيث توجد خطوط المجال المغناطيسي لملف معين ، دع المحاثة تكون L. في هذه الحالة ، اتضح أن النسبة L / L0 ليست سوى النفاذية المغناطيسية النسبية للمادة المحددة (تسمى أحيانًا "النفاذية المغناطيسية").

يصبح واضحًا: النفاذية المغناطيسية هي الكمية التي تميز الخواص المغناطيسية لمادة معينة. غالبًا ما يعتمد هذا على حالة المادة (والظروف البيئية مثل درجة الحرارة والضغط) وطبيعتها.

فهم المصطلح

إن إدخال مصطلح «النفاذية المغناطيسية» فيما يتعلق بمادة في مجال مغناطيسي يشبه إدخال مصطلح «ثابت العزل» لمادة في مجال كهربائي.

يمكن أيضًا التعبير عن قيمة النفاذية المغناطيسية ، التي تحددها الصيغة أعلاه L / L0 ، كنسبة من النفاذية المغناطيسية المطلقة لمادة معينة والفراغ المطلق (الفراغ).

من السهل أن ترى: النفاذية المغناطيسية النسبية (المعروفة أيضًا باسم النفاذية المغناطيسية) هي كمية بلا أبعاد. لكن النفاذية المغناطيسية المطلقة - لها البعد Hn / m ، مثل النفاذية المغناطيسية (المطلقة!) للفراغ (هذا هو الثابت المغناطيسي).

في الواقع ، نرى أن البيئة (المغناطيسية) تؤثر على محاثة الدائرة ، وهذا يوضح بوضوح أن التغيير في البيئة يؤدي إلى تغيير في التدفق المغناطيسي - اختراق الدائرة ، وبالتالي إلى تغيير في الحث B ، تطبق على كل نقطة من المجال المغناطيسي.

المعنى المادي لهذه الملاحظة هو أنه بالنسبة لتيار الملف نفسه (بنفس الشدة المغناطيسية H) ، سيكون تحريض مجاله المغناطيسي أكبر عددًا معينًا من المرات (في بعض الحالات أقل) في مادة ذات نفاذية مغناطيسية. فراغ كامل.

هذا هو الطريق لأن الوسيط ممغنط، وهي نفسها تبدأ في امتلاك مجال مغناطيسي ، والمواد التي يمكن مغنطتها بهذه الطريقة تسمى المغناطيس.

وحدة قياس النفاذية المغناطيسية المطلقة هي 1 H / m (هنري لكل متر أو نيوتن لكل أمبير مربع) ، أي أنها النفاذية المغناطيسية لمثل هذا الوسط حيث يكون جهد المجال المغناطيسي H 1 A / m أ يحدث الحث المغناطيسي لـ 1 T.

الصورة المادية للظاهرة

مما سبق يتضح أن المواد المختلفة (المغناطيسات) ممغنطة تحت تأثير المجال المغناطيسي للحلقة الحالية ونتيجة لذلك يتم الحصول على مجال مغناطيسي ، وهو مجموع المجالات المغناطيسية - المجال المغناطيسي للوسيط الممغنط بالإضافة إلى الحلقة الحالية ، وهذا هو سبب اختلافها في الحجم عن دوائر المجال الحالية فقط بدون وسيط. يكمن سبب مغنطة المغناطيس في وجود تيارات أصغر في كل ذرة من ذراتها.

وفقًا لقيمة النفاذية المغناطيسية ، تُصنف المواد إلى مغناطيسية مغناطيسية (أقل من واحدة - ممغنطة فيما يتعلق بالمجال المطبق) ، ومغناطيسات (أكثر من واحدة - ممغنطة في اتجاه المجال المطبق) ومغناطيسات حديدية (أكثر بكثير من واحدة - ممغنط ولها مغنطة بعد تعطيل المجال المغناطيسي المطبق).

تتميز المغناطيسات الحديدية بـ التخلفيةلذلك ، فإن مفهوم "النفاذية المغناطيسية" في شكله النقي لا ينطبق على المغناطيسات الحديدية ، ولكن في نطاق معين من المغنطة ، في بعض التقريب ، يمكن تمييز جزء خطي من منحنى التمغنط ، والذي سيكون من الممكن حسابه النفاذية المغناطيسية.

في الموصلات الفائقة ، تكون النفاذية المغناطيسية هي 0 (حيث يتم إزاحة المجال المغناطيسي بالكامل من خلال حجمها) ، والنفاذية المغناطيسية المطلقة للهواء تساوي تقريبًا فراغ mu (اقرأ الثابت المغناطيسي). بالنسبة للهواء ، يكون mu أكثر بقليل من 1.