การซึมผ่านของแม่เหล็ก (mu) คืออะไร

เราทราบจากการปฏิบัติทางเทคนิคเป็นเวลาหลายปีว่าการเหนี่ยวนำของขดลวดนั้นขึ้นอยู่กับลักษณะของสภาพแวดล้อมที่ขดลวดตั้งอยู่ ถ้าแกนเฟอร์โรแมกเนติกถูกเพิ่มเข้าไปในขดลวดทองแดงที่มีตัวเหนี่ยวนำ L0 ที่รู้จัก ในกรณีอื่นๆ ก่อนหน้านี้ กระแสเหนี่ยวนำตัวเอง (กระแสปิดและกระแสเปิดเพิ่มเติม) ในขดลวดนี้จะเพิ่มขึ้นหลายครั้ง การทดลองจะยืนยันว่าจะหมายถึงอะไร เพิ่มขึ้นหลายเท่า ตัวเหนี่ยวนำซึ่งตอนนี้จะเท่ากับ L

การสังเกตการทดลอง

สมมติว่าตัวกลางซึ่งเป็นสารที่เติมช่องว่างภายในและรอบ ๆ ขดลวดที่อธิบายไว้นั้นเป็นเนื้อเดียวกันและถูกสร้างขึ้นโดยกระแสที่ไหลผ่านตัวนำ สนามแม่เหล็ก ตั้งอยู่เฉพาะบริเวณนี้เท่านั้นโดยไม่ข้ามพรมแดน

หากขดลวดมีรูปร่างเป็นวงแหวนรูปร่างของวงแหวนปิดสื่อนี้พร้อมกับสนามจะมีความเข้มข้นเฉพาะในปริมาตรของขดลวดเนื่องจากไม่มีสนามแม่เหล็กนอกวงแหวนตำแหน่งนี้ยังใช้ได้สำหรับขดลวดยาว - โซลินอยด์ ซึ่งเส้นแม่เหล็กทั้งหมดจะกระจุกตัวอยู่ภายใน - ตามแกน

ตัวอย่างเช่น สมมติว่าความเหนี่ยวนำของวงจรหรือขดลวดไร้แกนในสุญญากาศมีค่าเท่ากับ L0 จากนั้นสำหรับขดลวดเดียวกัน แต่อยู่ในสารที่เป็นเนื้อเดียวกันซึ่งเติมช่องว่างที่มีเส้นสนามแม่เหล็กของขดลวดที่กำหนดอยู่ ปล่อยให้ตัวเหนี่ยวนำเป็น L ในกรณีนี้ ปรากฎว่าอัตราส่วน L / L0 นั้นไม่มีอะไรนอกจาก การซึมผ่านของแม่เหล็กสัมพัทธ์ของสารที่ระบุ (บางครั้งเรียกว่า "การซึมผ่านของแม่เหล็ก")

เห็นได้ชัดว่าการซึมผ่านของแม่เหล็กเป็นปริมาณที่แสดงคุณสมบัติทางแม่เหล็กของสารที่กำหนด บ่อยครั้งสิ่งนี้ขึ้นอยู่กับสถานะของสสาร (และสภาพแวดล้อม เช่น อุณหภูมิและความดัน) และธรรมชาติของสสาร

ทำความเข้าใจเกี่ยวกับคำศัพท์

การแนะนำคำว่า «การซึมผ่านของสนามแม่เหล็ก» ที่เกี่ยวข้องกับสารในสนามแม่เหล็กนั้นคล้ายกับการแนะนำคำว่า «ค่าคงที่ไดอิเล็กทริก» สำหรับสารในสนามไฟฟ้า

ค่าของการซึมผ่านของแม่เหล็กที่กำหนดโดยสูตร L / L0 ข้างต้นสามารถแสดงเป็นอัตราส่วนของการซึมผ่านของแม่เหล็กสัมบูรณ์ของสารที่กำหนดกับโมฆะสัมบูรณ์ (สุญญากาศ)

มองเห็นได้ง่าย: การซึมผ่านของแม่เหล็กสัมพัทธ์ (หรือที่เรียกว่าการซึมผ่านของแม่เหล็ก) เป็นปริมาณที่ไม่มีมิติ แต่การซึมผ่านของแม่เหล็กสัมบูรณ์ — มีขนาด Hn / m เหมือนกับการซึมผ่านของแม่เหล็ก (สัมบูรณ์!) ของสุญญากาศ (นี่คือค่าคงที่แม่เหล็ก)

ในความเป็นจริง เราเห็นว่าสภาพแวดล้อม (แม่เหล็ก) ส่งผลต่อการเหนี่ยวนำของวงจร และสิ่งนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าการเปลี่ยนแปลงในสภาพแวดล้อมนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็ก Φ ที่ทะลุผ่านวงจร และทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในการเหนี่ยวนำ B ใช้กับแต่ละจุดของสนามแม่เหล็ก

ความหมายทางกายภาพของการสังเกตนี้คือสำหรับกระแสขดลวดเดียวกัน (ที่ความเข้มแม่เหล็กเดียวกัน H) การเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็กจะมากกว่าจำนวนเท่า (ในบางกรณีน้อยกว่า) ในสารที่มีการซึมผ่านของแม่เหล็ก mu มากกว่าใน สูญญากาศเต็ม

ที่เป็นเช่นนี้เพราะว่า ตัวกลางถูกทำให้เป็นแม่เหล็กและตัวมันเองก็เริ่มมีสนามแม่เหล็ก สารต่างๆ ที่สามารถถูกทำให้เป็นแม่เหล็กได้ด้วยวิธีนี้เรียกว่า แม่เหล็ก

หน่วยวัดการซึมผ่านของแม่เหล็กสัมบูรณ์คือ 1 H / m (เฮนรี่ต่อเมตรหรือนิวตันต่อแอมแปร์กำลังสอง) นั่นคือมันเป็นการซึมผ่านของแม่เหล็กของสื่อดังกล่าวโดยที่แรงดันไฟฟ้าสนามแม่เหล็ก H 1 A / m , a การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก 1 เกิดขึ้น T.

ภาพทางกายภาพของปรากฏการณ์

จากข้างต้นเป็นที่ชัดเจนว่าสารต่าง ๆ (แม่เหล็ก) ถูกทำให้เป็นแม่เหล็กภายใต้การกระทำของสนามแม่เหล็กของวงจรปัจจุบัน และเป็นผลให้ได้รับสนามแม่เหล็กซึ่งเป็นผลรวมของสนามแม่เหล็ก - สนามแม่เหล็กของสื่อแม่เหล็ก บวกกับลูปปัจจุบัน ซึ่งเป็นสาเหตุที่ขนาดแตกต่างจากวงจรสนามเฉพาะปัจจุบันที่ไม่มีตัวกลาง เหตุผลของการทำให้เป็นแม่เหล็กของแม่เหล็กนั้นเกิดจากการมีอยู่ของกระแสที่เล็กที่สุดในแต่ละอะตอม

ตามค่าของการซึมผ่านของแม่เหล็ก สารจะถูกจัดประเภทเป็นไดอะแมกเนติก (น้อยกว่าหนึ่ง — แม่เหล็กตามสนามที่ใช้), พาราแมกเนต (มากกว่าหนึ่ง — แม่เหล็กในทิศทางของสนามแม่เหล็กที่ใช้) และเฟอร์โรแม่เหล็ก (มากกว่าหนึ่งมาก — แม่เหล็กและมีการสะกดจิตหลังจากปิดการใช้งานสนามแม่เหล็กที่ใช้)

Ferromagnet มีลักษณะเฉพาะคือ ฮิสเทรีซิสดังนั้น แนวคิดของ "การซึมผ่านของแม่เหล็ก" ในรูปแบบบริสุทธิ์จึงใช้ไม่ได้กับแม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนติก แต่ในช่วงของการสะกดจิตบางช่วง ในการประมาณค่าบางส่วน สามารถแยกแยะส่วนเชิงเส้นของเส้นโค้งการสะกดจิตได้ ซึ่งจะสามารถคำนวณได้ การซึมผ่านของแม่เหล็ก

ในตัวนำยิ่งยวด ความสามารถในการซึมผ่านของแม่เหล็กคือ 0 (เนื่องจากสนามแม่เหล็กถูกแทนที่ด้วยปริมาตรของมันทั้งหมด) และการซึมผ่านของแม่เหล็กสัมบูรณ์ของอากาศเกือบจะเท่ากับสุญญากาศ mu (อ่านค่าคงที่แม่เหล็ก) สำหรับอากาศ mu มากกว่า 1 เล็กน้อย