Vi tänker ofta på hur magneter lockar metallföremål. De är inte mindre än verkliga underverk, särskilt transformatorer och hur de driver våra enheter. Alla enheter vi använder är en av dessa magneter som vi kallar magnetisk permeabilitet. Det är ett rent koncept som är hjärtat i många majors som elektromagnetism, elektronik och materialvetenskap.
Om du tror att du kommer att få lite tråkig fysik föreläsning här ute, oroa dig inte, vi kommer att visa dig vilken magnetisk permeabilitet som är på ett enkelt, roligt sätt. Så oavsett om du är student eller bara har ledig tid att lära dig något, här hittar du hur den verkliga världen fungerar.
Med enkla ord, vad är magnetisk permeabilitet?
Magnetisk permeabilitet är hur lätt något material kan förvandlas till en annan magnet eller magnetiseras. För att inte vara för mycket av en fysiklärare, men det berättar för dig hur någonting kan utföra magnetiska krafter.
Du måste vara bekant med elektrisk konduktivitet, som berättar hur lätt el passerar genom någon tråd. På samma sätt visar magnetisk permeabilitet hur det kan vända sig förbi ett magnetfält genom ett material.
Så nu, om du placerar ett material nära ett magnetfält, vad kommer att hända? Några gissningar? Det kommer att finnas hög permeabilitet endast om det gäller hur mycket ett material stöder det fältet. Om materialet är ovilligt att gå in i fältet, kommer mindre och mindre att vara permeabiliteten.
Vi hoppas att du känner till begreppet magnetisk permeabilitet för nu. Även om du inte gjorde det, oroa dig inte. Du kommer att veta när vi börjar prata om intervallet för magnetisk permeabilitet.
Exempel på magnetisk permeabilitet
Så låt oss få magnetisk permeabilitet till liv och lära dig hur det fungerar.
Järn som håller sig vid en magnet:Låt oss säga, för ett ögonblick finns det en järnspik i ena handen och en magnet i den andra. När du långsamt förenar dem kommer du att känna en attraktionskraft på dina händer där magneten kommer att locka järnspiken till sig själv. Nu betyder det att det finns hög magnetisk permeabilitet, som svarar starkt på högmagnetiska fält.
Trä och magneter:Hur är det med trä? Har du någonsin stött på trä som håller fast vid en magnet? Naturligtvis inte. Trä har ingen magnetisk permeabilitet jämfört med metalljärn eller stål.
Notera: Det bästa exemplet på magnetisk permeabilitet är transformatorn. Transformerkärnor är gjorda av speciella stål med den högsta permeabiliteten, som fungerar perfekt i magnetfält för att uppnå sina tillämpningar.
Så oavsett om en magnet fastnar på något eller inte, handlar det inte om magneten; Det handlar om att något passerar magnetfält genom det eller inte.
Vad säger vetenskapen om magnetisk permeabilitet?
Låt oss nu komma till de vetenskapliga perspektiven. Jag lovar er att det inte kommer att vara tråkigt alls.
När vi pratar om permeabiliteten hos något eller ett material härstammar det från en ekvation som säger:μ=H/B
● Här μ (MU) hänvisar till magnetisk permeabilitet.
● B avser magnetisk flödesdensitet, som visar hur starka magnetfält är runt materialet.
● H hänvisar till magnetfältstyrka, som är magnetfältet som appliceras från utsidan och hur stark det är.
Vad är skillnaden mellan absolut permeabilitet och relativ permeabilitet?
Det finns två typer av permeabilitet.
Absolut permeabilitet:Det är värdet av permeabilitet som vi använder när ett specifikt material är till hands. Symbolen är "μ."
Relativ permeabilitet:Prata nu om relativ permeabilitet, vilket blir lite tufft, men oroa dig inte. Det jämför permeabiliteten hos något i ledigt utrymme; Vi kan säga att ett vakuum har en permeabilitet i termer av ekvationen: μ 0=4 π × 10^7 h/m
Så den relativa permeabiliteten kommer att vara: μr=μ/μO
Om det finns ett material med μᵣ> 1 kommer det att representera att det har ett bättre magnetfält, som också kallas ferromagnetiskt. Om μᵣ <1, kommer det att visa ett svagt eller mindre magnetfält, som kallas diamagnetiskt.
Typer av magnetiska material baserade på permeabilitet
Nu är här intervalldelen där du kommer att se allt av intresse. Prata om material, sedan svarar de annorlunda på magnetfält beroende på deras permeabilitet. Om vi delar upp dem i olika delar, vet du bättre hur de fungerar.
1. Ferromagnetiska material
Ferromagnetiska material är mycket vanliga och har mycket hög relativ permeabilitet. En sådan typ av material lockar starkt i magnetfält och kan till och med anpassa sig till magnetism ett tag när fältet tas bort.
Exempel: Det inkluderar järn, nickel, kobolt och mer.
2. Paramagnetiska material
Paramagnetiska material lockas delvis till magnetfälten snarare än starkt. Sådant material upprätthåller eller använder inte magnetism när fältet tas bort. Deras relativa permeabilitet blir bara mer än 1.
Exempel: Inkludera aluminium, platina, magnesium, etc.
3. Diamagnetiska material
En sådan typ av material avvisas något av magnetfältet snarare än att lockas till det. Dess relativa permeabilitet är något mindre än 1, vilket förklarar varför den avvisas av magnetfält.
Exempel: Koppar, vismut, vatten och mer.
Betydelsen av magnetisk permeabilitet
Att prata om metamerisk permeabilitet är inte bara en föreläsning i en fysikklass; Det är ett bokstavligt exempel på hur modern teknik fungerar. Här kan du ta reda på hur vi använder magnetisk permeabilitet iAllt vi använder dagligen.
Elmotorer och transformatorer
Magnetisk permeabilitet används i transformatorer, och elektriska motorer beror noggrant på magnetfält för att generera och överföra energi. Materialet som används i dessa system har mycket permeabilitet, vilket möjliggör bättre energiöverföring och som ett resultat minskar energiförlust och värmeförlust.
Skydd från externa magnetfält
Vissa ingenjörer använder material med mindre permeabilitet, såsom rymdskepp MR -skannrar. Sådana material används för att skydda komponenter från något av de yttre magnetfälten.
Datalagringsenheter
Vi använder magnetband och hårddiskar; Alla dessa material är ferromagnetiska material. De används för att lagra eller spara data.
Användning av elektromagneter
Elektromagnet har många användningsområden, såsom i kranar och MRI) skannrar (magnetiska transavbildning (MRI). Elektromagnetism fungerar på material som tränger igenom magnetfält på grund av deras höga permeabilitet.
Permeabilitet är inte alltid konstant
Nu finns det en annan twist du behöver förstå. Vissa faktorer kan orsaka magnetisk permeabilitet att laddas. För att förstå det bättre, låt mig veta vad dessa faktorer är.
Magnetmättnad
Det finns en skillnad i mättnad: hur mycket ett material kan ta magnetiskt flöde. Om järn, som är ett mycket genomträngligt material, appliceras på ett magnetfält, kommer det att bli mättat, men det kommer inte att ta magnetflöde.
Det är som en svamp när den blötläggs i vatten. Hur mycket kan det hålla? Så mycket som det kan.
Temperaturskillnader
Temperatur påverkar permeabiliteten.
● Om du värmer ferromagnetiska material kan deras permeabilitet minska.
● På samma sätt, vid curie -temperaturen, kommer slutet att förlora alla sina magnetiska egenskaper och reagerar inte längre på magnetfältet.
Frekvensskillnad
Om något använder en växlande ström, som transformatorer, kan permeabilitet ha olika frekvenser. Sådana fall leder till vissa kärnförluster som ingenjörer fortfarande arbetar för att hantera.
Roliga fakta om magnetisk permeabilitet
Nu, tillräckligt med ekvationerna och all robotvetenskap, låt oss presentera dig för den roliga delen av magnetisk permeabilitet.
● Om vi pratar om ett vakuum, har det en baslinjepermeabilitet. Detta innebär att tomma utrymmen låter magnetfält gå igenom, vilket gör permeabiliteten till en universell konstant.
● Vissa material flyter i ett magnetfält. Liksom vismut och grafit kan de levitera i starka magnetfält på grund av diamagnetism.
● Har du någonsin undrat hur de skyddar rymdskepps- eller labbinstrument från jordens magnetfält? De använder Mu-Metals, som har en extremt hög permeabilitet, för att upprätthålla sin balans och rädda dem från jordens magnetfält.
● Jordens magnetfält genereras av en gigantisk ferromagnetisk boll i jordens kärna.
Vanliga frågor
Är magnetisk permeabilitet och magnetism samma sak?
Nej, det är de inte. Magnetism är en mer allmän egenskap; Permeabilitet är mätbar med hjälp av dess ekvation, vilket visar hur ett material svarar på magnetfältet.
Kan vi ändra den materiella permeabiliteten?
Ja, du kan ändra den materiella permeabiliteten. Allt du behöver göra är att tillämpa de faktorer som påverkar permeabiliteten. Som att applicera värme, stress, ändra form och mer.
Varför är permeabilitet så viktig för ingenjörer?
En av anledningarna till att permeabiliteten är mycket viktig är att det är kärnan i några viktiga maskiner som transformatorer, sensorer och allt annat som använder processen för elektromagnetism. I sådana fall använder ingenjörer rätt permeabla material, ökar deras effektivitet och förhindrar avfall.
Slutsats
Magnetisk permeabilitet låter som ett tråkigt vetenskapsämne, men det är väldigt intressant. Det som gör det mer intressant är dess roll i vårt dagliga liv. Vi använder en laddare som driver våra telefoner, MR -skannrar på sjukhus och till och med jordens magnetfält. Alla dessa förklarar varför magnetisk permeabilitet är så viktig för oss. Så, all denna kunskap svarar nu på din fråga, "Vad är magnetisk permeabilitet?"
