CARE ESTE PERMEABILITATEA RELATIVĂ? - FIZIC - 2025

Permeabilitatea relativă este măsura capacității de mod concret, fiind traversat de un flux fără a pierde respectul pentru alte materiale Caracteristici - care servește ca o referință. Se calculează ca raportul dintre permeabilitatea materialului studiat și cel al materialului de referință. Prin urmare, este o cantitate care nu are dimensiuni.

În general vorbind de permeabilitate, ne gândim la un flux de fluide, de obicei apă. Există însă și alte elemente capabile să treacă prin substanțe, de exemplu câmpuri magnetice. În acest caz, vorbim de permeabilitate magnetică și permeabilitate magnetică relativă.

Nichelul are o permeabilitate magnetică relativ ridicată, motiv pentru care monedele aderă puternic la magnet. Sursa: Pixabay.com.

Permeabilitatea materialelor este o proprietate foarte interesantă, indiferent de tipul de flux care trece prin ele. Datorită acesteia, este posibil să anticipăm modul în care aceste materiale se vor comporta în circumstanțe foarte variate.

De exemplu, permeabilitatea solurilor este foarte importantă atunci când se construiesc structuri precum drenuri, trotuare și altele. Chiar și pentru culturi, permeabilitatea solului este relevantă.

Pentru viață, permeabilitatea membranelor celulare permite selectarea celulei, lăsând substanțele necesare, cum ar fi nutrienții să treacă și respingând altele care pot fi dăunătoare.

În ceea ce privește permeabilitatea magnetică relativă, ne oferă informații despre răspunsul materialelor la câmpurile magnetice cauzate de magneți sau fire sub tensiune. Astfel de elemente abundă în tehnologia care ne înconjoară, așa că merită investigate ce efecte au asupra materialelor.

Permeabilitate magnetică relativă

O aplicație foarte interesantă a undelor electromagnetice este de a facilita explorarea petrolului. Se bazează pe a ști cât de mult valul este capabil să pătrundă în subsol înainte de a fi atenuat de acesta.

Aceasta oferă o idee bună despre tipul de roci care se află într-un anumit loc, deoarece fiecare rocă are o permeabilitate magnetică relativă diferită, în funcție de compoziția sa.

Așa cum s-a spus la început, ori de câte ori vorbim de permeabilitate relativă, termenul „relativ” necesită compararea mărimii în cauză a unui anumit material, cu cea a altuia care servește ca referință.

Acest lucru este întotdeauna aplicabil, indiferent dacă este permeabilitate la un lichid sau la un câmp magnetic.

Vacuum-ul are permeabilitate, deoarece undele electromagnetice nu au nicio problemă să călătorească acolo. Este o idee bună să o luăm ca valoare de referință pentru a găsi permeabilitatea magnetică relativă a oricărui material.

Permeabilitatea vidului nu este alta decât constanta cunoscută a legii Biot-Savart, care este utilizată pentru calcularea vectorului de inducție magnetică. Valoarea sa este:

Această mărime descrie modul în care răspunsul magnetic al unui mediu este comparat cu răspunsul în vid.

Permeabilitatea magnetică relativă poate fi egală cu 1, mai mică de 1 sau mai mare decât 1. Aceasta depinde de materialul în cauză și, de asemenea, de temperatură.

• Evident, dacă μ _r = 1 mediul este vidul.
• Dacă este mai mic de 1, este un material diamagnetic
• Dacă este mai mare de 1, dar nu mult, materialul este paramagnetic
• Și dacă este mult mai mare decât 1, materialul este feromagnetic.

Temperatura joacă un rol important în permeabilitatea magnetică a unui material. De fapt, această valoare nu este întotdeauna constantă. Pe măsură ce temperatura unui material crește, devine dezordonată intern, astfel încât răspunsul său magnetic scade.

Materiale diamagnetice și paramagnetice

Materialele diamagnetice răspund negativ la câmpurile magnetice și le resping. Michael Faraday (1791-1867) a descoperit această proprietate în 1846, când a descoperit că o bucată de bismut a fost respinsă de oricare dintre poli ai unui magnet.

Cumva, câmpul magnetic al magnetului induce un câmp în direcția opusă în cadrul bismutului. Cu toate acestea, această proprietate nu este exclusivă pentru acest element. Toate materialele îl au într-o oarecare măsură.

Este posibil să se arate că magnetizarea netă într-un material diamagnetic depinde de caracteristicile electronului. Și electronul face parte din atomii oricărui material, deci toți pot avea un răspuns diamagnetic la un moment dat.

Apa, gazele nobile, aurul, cupru și multe altele sunt materiale diamagnetice.

Pe de altă parte, materialele paramagnetice au o magnetizare proprie. De aceea, ei pot răspunde pozitiv la câmpul magnetic al unui magnet, de exemplu. Au o permeabilitate magnetică similară cu valoarea μ _sau .

În apropierea unui magnet, aceștia pot fi și ei magnetizați și pot deveni magneți singuri, dar acest efect dispare atunci când magnetul real este îndepărtat din apropiere. Aluminiul și magneziul sunt exemple de materiale paramagnetice.

Materialele cu adevărat magnetice: ferromagnetismul

Substanțele paramagnetice sunt cele mai abundente din natură. Există însă materiale care sunt ușor atrase de magneții permanenți.

Ei sunt capabili să dobândească magnetizare de unul singur. Acestea sunt fier, nichel, cobalt și pământuri rare precum gadoliniu și disprosiu. În plus, unele aliaje și compuși între acestea și alte minerale sunt cunoscute sub numele de materiale feromagnetice.

Acest tip de material prezintă un răspuns magnetic foarte puternic la un câmp magnetic extern, cum ar fi un magnet, de exemplu. Acesta este motivul pentru care monedele nichel se lipesc de magneții de bare. Și la rândul lor, magneții de bară aderă la frigidere.

Permeabilitatea relativă a materialelor ferromagnetice este mult mai mare decât 1. În interior au magneți mici numiți dipoli magnetici. Pe măsură ce aceste dipoli magnetici se aliniază, ele intensifică efectul magnetic din materialele feromagnetice.

Când acești dipoli magnetici sunt în prezența unui câmp extern, se aliniază rapid cu acesta și materialul se lipește de magnet. Deși câmpul extern este suprimat, îndepărtând magnetul, o magnetizare remanentă rămâne în interiorul materialului.

Temperaturile ridicate provoacă tulburări interne în toate substanțele, producând ceea ce se numește „agitație termică”. Odată cu căldura, dipolii magnetici își pierd alinierea și efectul magnetic se estompează.

Temperatura Curie este temperatura la care efectul magnetic dispare complet dintr-un material. La această valoare critică, substanțele ferromagnetice devin paramagnetice.

Dispozitivele de stocare a datelor, cum ar fi casetele magnetice și amintirile magnetice, folosesc ferromagnetismul. De asemenea, cu aceste materiale, magneții de înaltă intensitate sunt fabricați cu multe utilizări în cercetare.

Referințe

1. Tipler, P., Mosca G. (2003). Fizica pentru știință și tehnologie, volumul 2. Editorial Reverte. Paginile 810-821.
2. Zapata, F. (2003). Studiul mineralogiilor asociate cu godeul de ulei Guafita 8x aparținând câmpului Guafita (Apure State), utilizând măsurători de Mossbauer cu susceptibilitate magnetică și spectroscopie. Lucrare de diploma. Universitatea Centrală din Venezuela.