CO TO JEST WZGLĘDNA PRZEPUSZCZALNOŚĆ? - FIZYCZNY - 2026

Przepuszczalność względna jest miarą zdolności z materiału tak, będąc przez który przepływa strumień bez utraty jego cechami, w odniesieniu do innych materiałów, które służy za pomocą odniesienia. Oblicza się go jako stosunek przepuszczalności badanego materiału do materiału odniesienia. Dlatego jest to ilość pozbawiona wymiarów.

Mówiąc ogólnie o przepuszczalności, myślimy o przepływie płynów, zwykle wody. Ale są też inne pierwiastki zdolne do przechodzenia przez substancje, na przykład pola magnetyczne. W tym przypadku mówimy o przenikalności magnetycznej i względnej przenikalności magnetycznej.

Nikiel ma wysoką względną przenikalność magnetyczną, dlatego monety silnie przylegają do magnesu. Źródło: Pixabay.com.

Przepuszczalność materiałów jest bardzo interesującą właściwością, niezależnie od rodzaju przepływającego przez nie przepływu. Dzięki niemu można przewidzieć, jak te materiały będą się zachowywać w bardzo różnych okolicznościach.

Na przykład przepuszczalność gleby jest bardzo ważna podczas budowy konstrukcji, takich jak dreny, chodniki i inne. Nawet w przypadku upraw istotna jest przepuszczalność gleby.

Przez całe życie przepuszczalność błon komórkowych pozwala komórce działać selektywnie, przepuszczając niezbędne substancje, takie jak składniki odżywcze, i odrzucając inne, które mogą być szkodliwe.

Jeśli chodzi o względną przenikalność magnetyczną, dostarcza nam informacji o reakcji materiałów na pola magnetyczne wywoływane przez magnesy lub przewody pod napięciem. Takich pierwiastków obfituje otaczająca nas technologia, dlatego warto zbadać, jaki wpływ mają one na materiały.

Względna przenikalność magnetyczna

Bardzo ciekawym zastosowaniem fal elektromagnetycznych jest ułatwienie poszukiwań ropy. Opiera się na wiedzy, jak bardzo fala jest w stanie wniknąć w podłoże, zanim zostanie przez nie osłabiona.

Daje to dobre wyobrażenie o rodzaju skał znajdujących się w określonym miejscu, ponieważ każda skała ma inną względną przenikalność magnetyczną, w zależności od jej składu.

Jak powiedziano na początku, ilekroć mówimy o względnej przepuszczalności, określenie „względny” wymaga porównania omawianej wielkości pewnego materiału z innym, który służy jako odniesienie.

Ma to zawsze zastosowanie, niezależnie od tego, czy przepuszcza ciecz, czy pole magnetyczne.

Próżnia jest przepuszczalna, ponieważ fale elektromagnetyczne nie mają problemu z podróżowaniem tam. Dobrym pomysłem jest przyjęcie tej wartości jako wartości odniesienia, aby znaleźć względną przenikalność magnetyczną dowolnego materiału.

Przepuszczalność próżni to nic innego jak dobrze znana stała prawa Biota-Savarta, która służy do obliczania wektora indukcji magnetycznej. Jego wartość to:

Wielkość ta opisuje, jak odpowiedź magnetyczna ośrodka jest porównywana z odpowiedzią w próżni.

Otóż, względna przenikalność magnetyczna może być równa 1, mniejsza niż 1 lub większa niż 1. To zależy od danego materiału, a także od temperatury.

• Oczywiście, jeśli μ _r = 1, medium jest próżnią.
• Jeśli jest mniejsze niż 1, jest to materiał diamagnetyczny
• Jeśli jest większy niż 1, ale niewiele, materiał jest paramagnetyczny
• A jeśli jest znacznie większa niż 1, materiał jest ferromagnetyczny.

Temperatura odgrywa ważną rolę w przenikalności magnetycznej materiału. W rzeczywistości ta wartość nie zawsze jest stała. Wraz ze wzrostem temperatury materiału staje się on wewnętrznie nieuporządkowany, więc jego odpowiedź magnetyczna maleje.

Materiały diamagnetyczne i paramagnetyczne

Materiały diamagnetyczne negatywnie reagują na pola magnetyczne i je odpychają. Michael Faraday (1791-1867) odkrył tę właściwość w 1846 r., Kiedy odkrył, że kawałek bizmutu został odparty przez którykolwiek z biegunów magnesu.

W jakiś sposób pole magnetyczne magnesu indukuje w bizmucie pole w przeciwnym kierunku. Jednak ta właściwość nie jest wyłączna dla tego elementu. Wszystkie materiały w pewnym stopniu to mają.

Można wykazać, że namagnesowanie netto w materiale diamagnetycznym zależy od właściwości elektronu. Elektron jest częścią atomów dowolnego materiału, więc każdy z nich może w pewnym momencie mieć reakcję diamagnetyczną.

Woda, gazy szlachetne, złoto, miedź i wiele innych to materiały diamagnetyczne.

Z drugiej strony, materiały paramagnetyczne mają część własnej magnetyzacji. Dlatego też mogą pozytywnie reagować na przykład na pole magnetyczne magnesu. Posiadają przenikalność magnetyczną zbliżoną do wartości μ _lub .

W pobliżu magnesu mogą również zostać namagnesowane i same stać się magnesami, ale efekt ten znika, gdy prawdziwy magnes zostanie usunięty z sąsiedztwa. Aluminium i magnez to przykłady materiałów paramagnetycznych.

Prawdziwie magnetyczne materiały: ferromagnetyzm

Substancje paramagnetyczne występują najczęściej w przyrodzie. Ale są materiały, które łatwo przyciągają magnesy trwałe.

Są zdolne do samodzielnego namagnesowania. Są to żelazo, nikiel, kobalt i metale ziem rzadkich, takie jak gadolin i dysproz. Ponadto niektóre stopy i związki między tymi a innymi minerałami są znane jako materiały ferromagnetyczne.

Ten rodzaj materiału doświadcza bardzo silnej odpowiedzi magnetycznej na zewnętrzne pole magnetyczne, takie jak na przykład magnes. Dlatego monety niklowe przyklejają się do magnesów sztabkowych. A z kolei magnesy sztabkowe przylegają do lodówek.

Względna przenikalność magnetyczna materiałów ferromagnetycznych jest znacznie wyższa niż 1. Wewnątrz znajdują się małe magnesy zwane dipolami magnetycznymi. Gdy te magnetyczne dipole wyrównują się, intensyfikują efekt magnetyczny wewnątrz materiałów ferromagnetycznych.

Kiedy te dipole magnetyczne znajdują się w obecności pola zewnętrznego, szybko dopasowują się do niego, a materiał przyczepia się do magnesu. Chociaż pole zewnętrzne jest stłumione, co powoduje oddalenie magnesu, wewnątrz materiału pozostaje namagnesowanie resztkowe.

Wysokie temperatury powodują wewnętrzne zaburzenia we wszystkich substancjach, wywołując tzw. „Mieszanie termiczne”. Pod wpływem ciepła dipole magnetyczne tracą swoje wyrównanie, a efekt magnetyczny zanika.

Temperatura Curie to temperatura, w której efekt magnetyczny znika całkowicie z materiału. Przy tej krytycznej wartości substancje ferromagnetyczne stają się paramagnetyczne.

Urządzenia do przechowywania danych, takie jak taśmy magnetyczne i pamięci magnetyczne, wykorzystują ferromagnetyzm. Również z tych materiałów produkowane są magnesy o dużej intensywności, które mają wiele zastosowań w badaniach.

Bibliografia

1. Tipler, P., Mosca G. (2003). Fizyka dla nauki i technologii, tom 2. Cofnij redakcję. Strony 810-821.
2. Zapata, F. (2003). Badanie mineralogii związanych z odwiertem naftowym Guafita 8x należącym do pola Guafita (stan Apure) z wykorzystaniem pomiarów podatności magnetycznej i spektroskopii Mossbauera. Praca dyplomowa. Centralny Uniwersytet Wenezueli.