Sovint pensem en com els imants atrauen objectes metàl·lics. No són menys que les meravelles de la vida real, sobretot els transformadors i com alimenten els nostres dispositius. Tots els dispositius que utilitzem són un d’aquests imants d’imants que anomenem permeabilitat magnètica. És un concepte pur que és el cor de molts majors com l’electromagnetisme, l’electrònica i la ciència de materials.
Si creieu que obtindreu una conferència de física avorrida aquí, no us preocupeu, us mostrarem quina és la permeabilitat magnètica d’una manera senzilla i divertida. Per tant, tant si sou un estudiant com si teniu temps lliure aprenent alguna cosa, aquí trobareu com funciona el món real.
En paraules senzilles, què és la permeabilitat magnètica?
La permeabilitat magnètica és la facilitat que qualsevol material es pot convertir en un altre imant o es pot magnetitzar. No ser massa professor de física, però us explica com qualsevol cosa pot dur a terme línies de força magnètiques.
Heu d’estar familiaritzat amb la conductivitat elèctrica, que indica la facilitat que l’electricitat passa per qualsevol filferro. Així mateix, la permeabilitat magnètica mostra com pot passar per sobre d’un camp magnètic a través d’un material.
Ara, si col·loqueu un material a prop d’un camp magnètic, què passarà? Alguna suposició? Només hi haurà una gran permeabilitat si en el cas de la quantitat de material suporta aquest camp. Si el material es resisteix a entrar al camp, cada vegada menys serà la permeabilitat.
Esperem que ara coneguis el concepte de permeabilitat magnètica. Fins i tot si no ho heu fet, no us preocupeu. Sabràs quan comencem a parlar de l’interval de permeabilitat magnètica.
Exemples de permeabilitat magnètica
Per tant, donem vida a la permeabilitat magnètica i aprenem com funciona.
Ferro enganxat a un imant:Diguem, per un instant, hi ha una ungla de ferro en una mà i un imant a l’altra. Quan els ajunteu lentament, sentireu una força d’atracció a les mans on l’imant atraurà l’ungla de ferro a si mateix. Ara, això vol dir que hi ha una alta permeabilitat magnètica, que respon fortament a camps magnètics alts.
Fusta i imants:Què passa amb la fusta? Alguna vegada us heu trobat amb fusta enganxada a un imant? Per descomptat, no. Les fustes no tenen permeabilitat magnètica en comparació amb el ferro o l’acer dels metalls.
NOTA: El millor exemple de permeabilitat magnètica és el transformador. Els nuclis de transformadors estan fabricats amb acers especials amb la permeabilitat més alta, que funcionen perfectament en camps magnètics per realitzar les seves aplicacions.
Per tant, si un imant s’enganxa o no, no es tracta de l’imant; Es tracta de si alguna cosa passa o no els camps magnètics.
Què diu la ciència sobre la permeabilitat magnètica?
Ara, arribem a les perspectives científiques. Us prometo que no serà avorrit.
Quan parlem de la permeabilitat d’alguna cosa o d’un material, es deriva d’una equació que diu:μ=H/B
● Aquí μ (mu) es refereix a la permeabilitat magnètica.
● B es refereix a la densitat de flux magnètic, cosa que mostra com hi ha els camps magnètics forts al voltant del material.
● H es refereix a la força del camp magnètic, que és el camp magnètic aplicat des de fora i el fort que és.
Quina diferència hi ha entre la permeabilitat absoluta i la permeabilitat relativa?
Hi ha dos tipus de permeabilitat.
Permeabilitat absoluta:És el valor de la permeabilitat que utilitzem quan hi ha un material específic. El seu símbol és "μ".
Permeabilitat relativa:Ara, parleu de relativa permeabilitat, que serà una mica dur, però no us preocupeu. Compara la permeabilitat d’alguna cosa a l’espai lliure; Podem dir que un buit té una permeabilitat en termes de l’equació: μ 0=4 π × 10^7 h/m
Per tant, la permeabilitat relativa serà: μr=μ/μO
Si hi ha un material amb μᵣ> 1, representarà que té un camp magnètic millor, que també s’anomena ferromagnètic. Si μᵣ <1, es mostrarà un camp dèbil o menys magnètic, que es coneix com a diamagnètic.
Tipus de materials magnètics basats en la permeabilitat
Ara, aquí teniu la part de l’interval en què veureu tot d’interès. Parleu de materials, i després responen de manera diferent als camps magnètics segons la seva permeabilitat. Si les entri en diferents parts, sabreu millor com funcionen.
1. Materials ferromagnètics
Els materials ferromagnètics són molt comuns i tenen una permeabilitat relativa molt elevada. Aquest tipus de material atrau fortament en camps magnètics i fins i tot es pot adaptar al magnetisme durant un temps quan s’elimina el camp.
Exemples: inclou ferro, níquel, cobalt i molt més.
2. Materials paramagnètics
Els materials paramagnètics són parcialment atrets pels camps magnètics en lloc de fortament. Aquest material no manté ni adopta el magnetisme quan s’elimina el camp. La seva relativa permeabilitat es converteix en una mica més que 1.
Exemples: inclouen alumini, platí, magnesi, etc.
3. Materials diamagnètics
Aquest tipus de material és lleugerament repel·lit pel camp magnètic en lloc de ser atret per ell. La seva relativa permeabilitat és lleugerament inferior a 1, cosa que explica per què és repel·lit per camps magnètics.
Exemples: coure, bismut, aigua i molt més.
Importància de la permeabilitat magnètica
Parlar de la permeabilitat metamèrica no és només una conferència en una classe de física; És un exemple literal de com funciona la tecnologia moderna. Aquí, esbrineu com utilitzem la permeabilitat magnètica aTot el que fem servir diàriament.
Motors i transformadors elèctrics
La permeabilitat magnètica s’utilitza en transformadors i els motors elèctrics depenen completament dels camps magnètics per generar i transferir energia. Els materials utilitzats en aquests sistemes són rics en permeabilitat, permetent una millor transferència d’energia i, com a resultat, reduint la pèrdua d’energia i la pèrdua de calor.
Blindatge de camps magnètics externs
Alguns enginyers utilitzen materials amb menys permeabilitat, com ara escàners de ressonància magnètica de les naus espacials. Aquests materials s’utilitzen per protegir els components de qualsevol dels camps magnètics externs.
Dispositius d’emmagatzematge de dades
Utilitzem cintes magnètiques i discs durs; Tots aquests materials són materials ferromagnètics. S'utilitzen per emmagatzemar o desar dades.
Ús d’electromagnets
Els electromagnets tenen molts usos, com en les grues i els escàners de la imatge trans (IRM). L’electromagnetisme funciona en materials que penetren en camps magnètics per la seva elevada permeabilitat.
La permeabilitat no sempre és constant
Ara, hi ha un altre gir que heu d’entendre. Alguns factors poden causar la permeabilitat magnètica. Per entendre -ho millor, feu -me saber quins són aquests factors.
Saturació magnètica
Hi ha una diferència en la saturació: quant pot tenir un flux magnètic. Si el ferro, que és un material altament permeable, s’aplica a un camp magnètic, es saturarà, però no prendrà flux magnètic.
És com una esponja quan es remullen a l’aigua. Quant pot aguantar? Tant com pugui.
Diferències de temperatura
La temperatura afecta la permeabilitat.
● Si escalfeu materials ferromagnètics, la seva permeabilitat pot disminuir.
● Així mateix, a la temperatura de Curie, el final perdrà totes les seves propietats magnètiques i ja no reaccionarà al camp magnètic.
Diferència de freqüència
Si alguna cosa utilitza un corrent altern, com els transformadors, la permeabilitat pot tenir diferents freqüències. Aquests casos comporten algunes pèrdues bàsiques que els enginyers segueixen treballant per gestionar.
Dades divertides sobre la permeabilitat magnètica
Ara, prou amb les equacions i tota la ciència robòtica, us introduïm a la part divertida de la permeabilitat magnètica.
● Si parlem d’un buit, té una permeabilitat inicial. Això significa que els espais buits deixen passar els camps magnètics, cosa que fa que la permeabilitat sigui una constant universal.
● Alguns materials suren en un camp magnètic. Igual que el bismut i el grafit, poden levitar en camps magnètics forts a causa del diamagnetisme.
● Us heu preguntat mai com protegeixen les naus espacials o els instruments de laboratori del camp magnètic de la Terra? Utilitzen Mu-Metalls, que tenen una permeabilitat extremadament alta, per mantenir el seu equilibri i salvar-los del camp magnètic de la Terra.
● El camp magnètic de la Terra és generat per una bola ferromagnètica gegant al nucli de la Terra.
Cap pregunta
La permeabilitat magnètica i el magnetisme són el mateix?
No, no ho són. El magnetisme és una propietat més general; La permeabilitat es pot mesurar mitjançant la seva equació, cosa que mostra com un material respon al camp magnètic.
Podem canviar la permeabilitat del material?
Sí, podeu canviar la permeabilitat del material. Tot el que heu de fer és aplicar aquells factors que afecten la permeabilitat. Com aplicar calor, estrès, canviar la seva forma i molt més.
Per què la permeabilitat és tan important per als enginyers?
Una de les raons per a la permeabilitat és molt important és perquè és el nucli d’algunes màquines importants com transformadors, sensors i qualsevol altra cosa que utilitzi el procés d’electromagnetisme. En aquests casos, els enginyers utilitzen els materials permeables adequats, augmentant la seva eficiència i evitant els residus.
Conclusió
La permeabilitat magnètica sembla un tema de ciències avorrides, però és molt interessant. El que el fa més interessant és el seu paper en la nostra vida diària. Utilitzem un carregador que alimenta els nostres telèfons, els escàners de ressonància magnètica als hospitals i fins i tot els camps magnètics de la Terra. Tot això explica per què la permeabilitat magnètica és tan important per a nosaltres. Per tant, tot aquest coneixement respon ara a la vostra pregunta: "Què és la permeabilitat magnètica?"
