ЩО ТАКЕ ВІДНОСНА ПРОНИКНІСТЬ? - ФІЗИЧНІ - 2025

Відносна проникність є мірою здатності по матеріального образу, перетинаючись з потоком без втрати його Особливості- по відношенню до іншого матеріалу , який служить в якості посилання. Він розраховується як співвідношення між проникністю досліджуваного матеріалу та коефіцієнтом порівняння. Тому це величина, яка не має розмірів.

Взагалі кажучи про проникність, ми думаємо про потік рідини, зазвичай води. Але є й інші елементи, здатні пропускати речовини, наприклад магнітні поля. У цьому випадку ми говоримо про магнітну проникність і відносну магнітну проникність.

Нікель має високу відносну магнітну проникність, через що монети сильно прилягають до магніту. Джерело: Pixabay.com.

Проникність матеріалів - дуже цікава властивість, незалежно від типу потоку, який проходить через них. Завдяки цьому можна передбачити, як будуть поводитися ці матеріали за дуже різноманітних обставин.

Наприклад, проникність ґрунтів дуже важлива при будівництві конструкцій, таких як водостоки, тротуари тощо. Навіть для посівів актуальна проникність ґрунту.

Протягом життя проникність клітинних мембран дозволяє клітині бути вибірковою, пропускаючи необхідні речовини, такі як поживні речовини, пропускаючи крізь себе та відкидаючи інші, які можуть бути шкідливими.

Щодо відносної магнітної проникності, то вона дає нам інформацію про реакцію матеріалів на магнітні поля, викликані магнітами або живими проводами. Такі елементи рясніють технологією, яка нас оточує, тому варто дослідити, який вплив вони мають на матеріали.

Відносна магнітна проникність

Дуже цікавим застосуванням електромагнітних хвиль є сприяння розвідці нафти. Він заснований на тому, щоб знати, наскільки здатна хвиля проникнути в надра, перш ніж її ослабити.

Це дає гарне уявлення про тип гірських порід, які знаходяться у певному місці, оскільки кожна гірська порода має різну відносну магнітну проникність, залежно від її складу.

Як було сказано на початку, щоразу, коли говорити про відносну проникність, термін "відносний" вимагає порівняння величини, про яку йдеться, певного матеріалу, з іншою, яка служить орієнтиром.

Це завжди застосовується, незалежно від того, чи це проникність для рідини чи магнітного поля.

Вакуум має проникність, оскільки електромагнітні хвилі не мають жодної проблеми подорожувати туди. Це корисно взяти це за орієнтир, щоб знайти відносну магнітну проникність будь-якого матеріалу.

Проникність вакууму не що інше, як відома константа закону Біо-Саварта, яка використовується для обчислення вектора магнітної індукції. Його значення:

Ця величина описує порівняння магнітної реакції середовища з реакцією у вакуумі.

Тепер відносна магнітна проникність може дорівнювати 1, менше 1 або більше 1. Це залежить від матеріалу, про який йде мова, а також від температури.

• Очевидно, що якщо μ _r = 1, то середовищем є вакуум.
• Якщо вона менше 1, це діамагнітний матеріал
• Якщо він більший за 1, але не сильно, матеріал є парамагнітним
• А якщо вона набагато більша за 1, матеріал феромагнітний.

Температура відіграє важливу роль у магнітній проникності матеріалу. Насправді це значення не завжди є постійним. З підвищенням температури матеріалу він стає внутрішньо невпорядкованим, тому його магнітна реакція зменшується.

Діамагнітні та парамагнітні матеріали

Діамагнітні матеріали негативно реагують на магнітні поля і відштовхують їх. Майкл Фарадей (1791-1867) виявив цю властивість у 1846 році, коли виявив, що шматок вісмуту відштовхується будь-яким із полюсів магніту.

Так чи інакше, магнітне поле магніту індукує поле в зворотному напрямку в межах вісмуту. Однак ця властивість не є винятковою для цього елемента. Усі матеріали мають його певною мірою.

Можна показати, що намагніченість сітки в діамагнітному матеріалі залежить від характеристик електрона. А електрон є частиною атомів будь-якого матеріалу, тому всі вони можуть мати діамагнітну реакцію в якийсь момент.

Вода, благородні гази, золото, мідь та багато іншого - це діамагнітні матеріали.

З іншого боку, парамагнітні матеріали мають певну власну намагніченість. Ось чому вони можуть позитивно реагувати на магнітне поле магніту, наприклад. Вони мають магнітну проникність, подібну величині μ _або .

Біля магніту вони також можуть намагнічуватися і самостійно ставати магнітами, але цей ефект зникає, коли справжній магніт видаляється з околиць. Алюміній та магній - приклади парамагнітних матеріалів.

Справді магнітні матеріали: феромагнетизм

Парамагнітні речовини є найбільш поширеними в природі. Але є матеріали, які легко притягуються до постійних магнітів.

Вони здатні набути намагніченість самостійно. Це залізо, нікель, кобальт та рідкісні землі, такі як гадоліній та диспрозіум. Крім того, деякі сплави та сполуки між цими та іншими мінералами відомі як феромагнітні матеріали.

Цей тип матеріалу відчуває дуже сильну магнітну реакцію на зовнішнє магнітне поле, наприклад магніт. Ось чому нікелеві монети прилипають до барних магнітів. А в свою чергу барні магніти прилягають до холодильників.

Відносна магнітна проникність феромагнітних матеріалів набагато вище 1. Всередині вони мають невеликі магніти, які називаються магнітними диполями. По мірі вирівнювання цих магнітних диполів вони посилюють магнітний ефект всередині феромагнітних матеріалів.

Коли ці магнітні диполі знаходяться у присутності зовнішнього поля, вони швидко вирівнюються з ним і матеріал прилипає до магніту. Хоча зовнішнє поле пригнічується, віддаляючи магніт, всередині матеріалу залишається залишкове намагнічування.

Високі температури викликають внутрішній розлад у всіх речовинах, виробляючи те, що називається "термічне збудження". З нагріванням магнітні диполі втрачають вирівнювання і магнітний ефект згасає.

Температура Кюрі - це температура, при якій магнітний ефект повністю зникає з матеріалу. При цьому критичному значенні феромагнітні речовини стають парамагнітними.

Пристрої для зберігання даних, такі як магнітні стрічки та магнітні пам'яті, використовують феромагнетизм. Також з цими матеріалами магніти високої інтенсивності виготовляються з багатьма напрямками досліджень.

Список літератури

1. Тіплер, П., Моска Г. (2003). Фізика для науки і техніки, том 2. Редакція Reverte. Сторінки 810-821.
2. Сапата, Ф. (2003). Вивчення мінералогій, пов'язаних з нафтовою свердловиною Guafita 8x, що належить до родовища Гуафіта (стан Апуре), використовуючи вимірювання магнітної чутливості та спектроскопії Моссбауера. Дисертація Центральний університет Венесуели.