מהי חדירות מגנטית (mu)

אנו יודעים משנים רבות של תרגול טכני שההשראות של הסליל תלויה מאוד במאפייני הסביבה בה נמצא הסליל. אם תתווסף ליבה פרומגנטית לסליל של חוט נחושת עם השראות ידועה L0, אז בנסיבות קודמות אחרות זרמי ההשראה העצמית (זרמי סגירה ופתיחה נוספים) בסליל זה יגדלו פעמים רבות, הניסוי יאשר את המשמעות מספר פעמים להגדיל הַשׁרָאוּתאשר כעת יהיה שווה ל-L.

תצפית נסיונית

הבה נניח שהמדיום, החומר הממלא את החלל בתוך ומסביב לסליל המתואר, הוא הומוגני ונוצר על ידי הזרם הזורם דרך המוליך שלו, שדה מגנטי ממוקם רק באזור המסוים הזה מבלי לחרוג מגבולותיו.

אם לסליל יש צורה טורואידלית, צורת טבעת סגורה, אזי התווך הזה, יחד עם השדה, יתרכז רק בנפח הסליל, שכן למעשה אין שדה מגנטי מחוץ לטורואיד.מיקום זה תקף גם לסליל ארוך - סולנואיד, שבתוכו מרוכזים גם כל הקווים המגנטיים - לאורך הציר.

לדוגמה, נניח שההשראות של מעגל כלשהו או סליל חסר ליבה בוואקום שווה ל-L0. לאחר מכן עבור אותו סליל, אבל כבר בחומר הומוגני שממלא את החלל שבו נמצאים קווי השדה המגנטי של סליל נתון, תנו להשראה להיות L. במקרה זה, מתברר שהיחס L/L0 אינו אלא החדירות המגנטית היחסית של החומר שצוין (לפעמים נקרא רק "חדירות מגנטית").

זה נעשה ברור: חדירות מגנטית היא כמות המאפיינת את התכונות המגנטיות של חומר נתון. לעתים קרובות הדבר תלוי במצב החומר (ובתנאים סביבתיים כגון טמפרטורה ולחץ) ובטבעו.

הבנת המונח

הכנסת המונח «חדירות מגנטית» ביחס לחומר בשדה מגנטי דומה להכנסת המונח «קבוע דיאלקטרי» לחומר בשדה חשמלי.

הערך של החדירות המגנטית, שנקבע על ידי הנוסחה לעיל L / L0, יכול להתבטא גם כיחס בין החדירות המגנטית המוחלטת של חומר נתון לבין הריק המוחלט (וואקום).

קל לראות את זה: חדירות מגנטית יחסית (הידועה גם בשם חדירות מגנטית) היא כמות חסרת ממד. אבל לחדירות המגנטית המוחלטת - יש את הממד Hn / m, זהה לחדירות המגנטית (אבסולוטית!) של הוואקום (זהו הקבוע המגנטי).

למעשה, אנו רואים שהסביבה (המגנטית) משפיעה על השראות המעגל, וזה מראה בבירור ששינוי בסביבה מוביל לשינוי בשטף המגנטי Φ החודר למעגל, ולכן לשינוי באינדוקציה B. , מוחל על כל נקודה של השדה המגנטי.

המשמעות הפיזיקלית של תצפית זו היא שעבור אותו זרם סליל (באותה עוצמה מגנטית H) ההשראה של השדה המגנטי שלו תהיה גדולה פי כמה (במקרים מסוימים פחות) בחומר עם חדירות מגנטית mu מאשר ב ואקום מלא.

זה ככה כי המדיום ממוגנט, והוא עצמו מתחיל להחזיק שדה מגנטי.חומרים שניתן למגנט בצורה זו נקראים מגנטים.

יחידת המדידה של החדירות המגנטית המוחלטת היא 1 H/m (הנרי למטר או ניוטון לאמפר בריבוע), כלומר, היא החדירות המגנטית של מדיום כזה שבו במתח שדה מגנטי H 1 A/m , אינדוקציה מגנטית של 1 מתרחשת T.

תמונה פיזית של התופעה

מהאמור לעיל ברור כי חומרים שונים (מגנטים) מתמגנטים בפעולת השדה המגנטי של לולאת הזרם וכתוצאה מכך מתקבל שדה מגנטי, שהוא סכום השדות המגנטיים - השדה המגנטי של המדיום הממוגנט. בתוספת לולאת הזרם, וזו הסיבה שהיא שונה בגודלה ממעגלי שדה זרם בלבד ללא מדיום. הסיבה למגנטיזציה של מגנטים נעוצה בקיומם של הזרמים הקטנים ביותר בכל אחד מהאטומים שלהם.

לפי ערך החדירות המגנטית, חומרים מסווגים לדיאמגנטים (פחות מאחד - ממוגנטים ביחס לשדה המופעל), פרמגנטים (יותר מאחד - ממוגנטים בכיוון השדה המופעל) ופרומגנטים (הרבה יותר מאחד - ממוגנט ובעל מגנטיזציה לאחר ביטול השדה המגנטי המופעל).

פרומגנטים מאופיינים על ידי היסטרזיסלכן, המושג "חדירות מגנטית" בצורתו הטהורה אינו חל על פרומגנטים, אך בטווח מסוים של מגנטיזציה, בקירוב מסוים, ניתן להבחין בחלק ליניארי של עקומת המגנטיזציה, שעבורו ניתן יהיה לחשב. החדירות המגנטית.

במוליכי-על, החדירות המגנטית היא 0 (מאחר שהשדה המגנטי נעקר לחלוטין בנפחם), והחדירות המגנטית המוחלטת של האוויר שווה כמעט ל-mu ואקום (קרא את הקבוע המגנטי). עבור אוויר, mu הוא מעט יותר מ-1.