في كثير من الأحيان نفكر في كيفية جذب المغناطيس الأشياء المعدنية. إنها لا تقل عن أعجوبة واقعية ، وخاصة المحولات وكيف تعمل على تشغيل أجهزتنا. جميع الأجهزة التي نستخدمها هي واحدة من هذه المغناطيسات التي نسميها نفاذية المغناطيسية. إنه مفهوم نقي هو قلب العديد من التخصصات مثل المغناطيسية الكهرومغناطيسية والإلكترونيات وعلوم المواد.
إذا كنت تعتقد أنك ستحصل على بعض محاضرات الفيزياء المملة هنا ، فلا تقلق ، فسوف نعرض عليك ما هي النفاذية المغناطيسية بطريقة بسيطة وممتعة. لذا ، سواء كنت طالبًا أو لديك وقت فراغ في تعلم شيء ما ، فستجد هنا كيف يعمل العالم الحقيقي.
بكلمات بسيطة ، ما هي النفاذية المغناطيسية؟
النفاذية المغناطيسية هي مدى سهولة تحول أي مادة إلى مغناطيس آخر أو تصبح مغناطيسية. لا يجب أن تكون الكثير من مدرس الفيزياء ، ولكنه يخبرك كيف يمكن لأي شيء أن يدير خطوطًا مغناطيسية للقوة.
يجب أن تكون على دراية بالموصلية الكهربائية ، والتي تحكي مدى سهولة مرور الكهرباء عبر أي سلك. وبالمثل ، توضح النفاذية المغناطيسية كيف يمكن أن تتجاوز مجالًا مغناطيسيًا من خلال مادة.
حتى الآن ، إذا وضعت مادة بالقرب من مجال مغناطيسي ، فماذا سيحدث؟ أي تخمينات؟ سيكون هناك نفاذية عالية فقط إذا كان في حالة دعم المادة هذا المجال. إذا كانت المادة مترددة في الذهاب إلى الحقل ، فسيكون أقل وأقل نفاذية.
نأمل أن تعرف مفهوم النفاذية المغناطيسية في الوقت الحالي. حتى لو لم تفعل ، لا تقلق. ستعرف متى نبدأ في الحديث عن فترة النفاذية المغناطيسية.
أمثلة على نفاذية المغناطيسية
لذلك ، دعونا نجلب نفاذية مغناطيسية إلى الحياة ونتعلم كيف تعمل.
الحديد التمسك بالمغناطيس:دعنا نقول ، للحظة ، هناك مسمار حديدي في يد ومغناطيس في الآخر. عندما تجمعهم ببطء ، ستشعر بقوة الجذب على يديك حيث سيجذب المغناطيس مسمار الحديد إلى نفسه. الآن ، هذا يعني أن هناك نفاذية مغناطيسية عالية ، والتي تستجيب بقوة للحقول المغناطيسية العالية.
الخشب والمغناطيس:ماذا عن الخشب؟ هل سبق لك أن واجهت الخشب متمسكًا بمغناطيس؟ بالطبع لا. الغابة ليس لها نفاذية مغناطيسية بالمقارنة مع الحديد أو الصلب المعادن.
ملحوظة: أفضل مثال على النفاذية المغناطيسية هو المحول. تصنع نوى المحولات من الفولاذ الخاص مع أعلى نفاذية ، والتي تعمل بشكل مثالي في الحقول المغناطيسية لإنجاز تطبيقاتها.
لذلك سواء تمسك المغناطيس بشيء أم لا ، فإنه لا يتعلق بالمغناطيس ؛ يتعلق الأمر بما إذا كان هذا الشيء يمر بالحقول المغناطيسية أم لا.
ماذا يقول العلم عن النفاذية المغناطيسية؟
الآن ، دعونا نأتي إلى المنظورات العلمية. أعدك أنه لن يكون مملًا على الإطلاق.
عندما نتحدث عن نفاذية شيء ما أو مادة ، يتم اشتقاقها من معادلة تقول:μ=H/B
● هنا μ (MU) يشير إلى نفاذية المغناطيسية.
● يشير B إلى كثافة التدفق المغناطيسي ، مما يدل على مدى قوة الحقول المغناطيسية حول المادة.
● تشير H إلى قوة المجال المغناطيسي ، وهو المجال المغناطيسي المطبق من الخارج ومدى قوته.
ما هو الفرق بين النفاذية المطلقة والنفاذية النسبية؟
هناك نوعان من النفاذية.
النفاذية المطلقة:إنها قيمة النفاذية التي نستخدمها عندما تكون مادة معينة في متناول اليد. رمزه هو "μ."
النفاذية النسبية:الآن ، تحدث عن النفاذية النسبية ، والتي ستصبح صعبة بعض الشيء ، ولكن لا تقلق. إنه يقارن نفاذية شيء ما في الفضاء الحرة ؛ يمكننا أن نقول أن الفراغ له نفاذية من حيث المعادلة: μ 0=4 π × 10^7 h/m
لذلك ، ستكون النفاذية النسبية: μr=μ/μo
إذا كان هناك مادة تحتوي على μᵣ> 1 ، فستمثل أن لديها مجالًا مغناطيسيًا أفضل ، ويسمى أيضًا المغناطيسية المغناطيسية. إذا كان μᵣ <1 ، فسيظهر ذلك مجالًا ضعيفًا أو أقل مغناطيسيًا ، والذي يُعرف باسم Diamagnetic.
أنواع المواد المغناطيسية على أساس النفاذية
الآن ، إليك الجزء الفاصل الذي سترى فيه كل شيء مهم. تحدث عن المواد ، ثم يستجيبون بشكل مختلف للحقول المغناطيسية اعتمادًا على نفاذيةها. إذا قمنا بتقسيمها إلى أجزاء مختلفة ، فستعرف بشكل أفضل كيف يعملون.
1. المواد المغناطيسية
المواد المغناطيسية شائعة جدًا ولها نفاذية نسبية عالية جدًا. مثل هذا النوع من المواد يجذب بقوة في الحقول المغناطيسية ويمكن ، في الواقع ، التكيف مع المغناطيسية لفترة من الوقت عند إزالة الحقل.
أمثلة: ويشمل الحديد والنيكل والكوبالت والمزيد.
2. المواد المغنطيسية
يتم جذب المواد المغنطيسية جزئيًا إلى الحقول المغناطيسية بدلاً من بقوة. هذه المواد لا تحافظ على المغناطيسية أو تبنيها عند إزالة الحقل. تصبح نفاذيةها النسبية أكثر قليلاً من 1.
أمثلة: تشمل الألومنيوم ، البلاتين ، المغنيسيوم ، إلخ.
3. المواد المغناطيسية
يتم صد هذا النوع من المواد قليلاً عن طريق المجال المغناطيسي بدلاً من أن ينجذب إليه. نفاذيةها النسبية أقل قليلاً من 1 ، وهو ما يفسر سبب صيده بواسطة الحقول المغناطيسية.
أمثلة: النحاس ، البزموت ، الماء ، وأكثر من ذلك.
أهمية النفاذية المغناطيسية
الحديث عن نفاذية metameric ليس مجرد محاضرة في فئة الفيزياء ؛ إنه مثال حرفي على كيفية عمل التكنولوجيا الحديثة. هنا ، اكتشف كيف نستخدم النفاذية المغناطيسية فيكل ما نستخدمه يوميًا.
المحركات الكهربائية والمحولات
تستخدم النفاذية المغناطيسية في المحولات ، وتعتمد المحركات الكهربائية تمامًا على الحقول المغناطيسية لتوليد الطاقة ونقلها. المواد المستخدمة في هذه الأنظمة مرتفعة في نفاذية ، مما يتيح نقل الطاقة بشكل أفضل ، ونتيجة لذلك ، تقليل فقدان الطاقة وفقدان الحرارة.
التدريع من الحقول المغناطيسية الخارجية
يستخدم بعض المهندسين مواد ذات نفاذية أقل ، مثل ماسحات التصوير بالرنين المغناطيسي للمراكز الفضائية. يتم استخدام هذه المواد لحماية المكونات من أي من الحقول المغناطيسية الخارجية.
أجهزة تخزين البيانات
نستخدم الأشرطة المغناطيسية ومحركات الأقراص الصلبة. كل هذه المواد هي المواد المغناطيسية. يتم استخدامها لتخزين أو حفظ البيانات.
استخدام المغناطيسات الكهربية
المغناطيسات الكهرومغناطيسية لها العديد من الاستخدامات ، كما هو الحال في الرافعات والماسحات الضوئية للتصوير المغناطيسي (MRI). تعمل الكهرومغناطيسية على المواد التي تخترق الحقول المغناطيسية بسبب نفاذيةها العالية.
النفاذية ليست ثابتة دائمًا
الآن ، هناك تطور آخر تحتاج إلى فهمه. يمكن أن تسبب بعض العوامل نفاذية مغناطيسية للشحن. لفهمها بشكل أفضل ، اسمحوا لي أن أعرف ما هي هذه العوامل.
التشبع المغناطيسي
هناك اختلاف في التشبع: ما مقدار ما يمكن أن تأخذ المادة تدفق مغناطيسي. إذا تم تطبيق الحديد ، وهو مادة نفاذية للغاية ، على حقل مغناطيسي ، فسيتم تشبعه ، لكنه لن يتطلب تدفقًا مغناطيسيًا.
هو مثل الإسفنج عندما غارقة في الماء. كم يمكن أن تحمل؟ بقدر ما يمكن.
اختلافات درجة الحرارة
درجة الحرارة تؤثر على النفاذية.
● إذا قمت بتسخين المواد المغناطيسية ، فإن نفاذيةها يمكن أن تنخفض.
● وبالمثل ، في درجة حرارة الكوري ، ستفقد النهاية جميع خصائصها المغناطيسية ولم تعد تتفاعل مع المجال المغناطيسي.
فرق التردد
إذا كان هناك شيء يستخدم تيارًا متناوبًا ، مثل المحولات ، يمكن أن يكون للنفاذية ترددات مختلفة. هذه الحالات تؤدي إلى بعض الخسائر الأساسية التي لا يزال المهندسون يعملون على إدارتها.
حقائق ممتعة حول النفاذية المغناطيسية
الآن ، ما يكفي من المعادلات وجميع العلوم الآلية ، دعونا نقدم لك الجزء الممتع من النفاذية المغناطيسية.
● إذا تحدثنا عن فراغ ، فإنه يحتوي على نفاذية أساسية. هذا يعني أن المساحات الفارغة تسمح للحقول المغناطيسية بالمرور ، مما يجعل النفاذية ثابتة عالمية.
● تطفو بعض المواد في مجال مغناطيسي. مثل البزموت والجرافيت ، يمكن أن ترفع في الحقول المغناطيسية القوية بسبب diamagnetism.
● هل تساءلت يومًا عن كيفية حماية المركبات الفضائية أو أدوات المختبر من المجال المغناطيسي للأرض؟ إنهم يستخدمون mu-metals ، التي لها نفاذية عالية للغاية ، للحفاظ على توازنهم وإنقاذهم من المجال المغناطيسي للأرض.
● يتم توليد المجال المغناطيسي للأرض بواسطة كرة مغنطيسية عملاقة في قلب الأرض.
التعليمات
هل النفاذية المغناطيسية والمغناطيسية هي نفس الشيء؟
لا ، ليسوا كذلك. المغناطيسية هي خاصية أكثر عمومية. النفاذية قابلة للقياس باستخدام معادلةها ، والتي توضح كيفية استجابة المادة للحقل المغناطيسي.
هل يمكننا تغيير نفاذية المواد؟
نعم ، يمكنك تغيير نفاذية المواد. كل ما عليك فعله هو تطبيق تلك العوامل التي تؤثر على النفاذية. مثل تطبيق الحرارة ، والإجهاد ، وتغيير شكله ، وأكثر من ذلك.
لماذا تعتبر النفاذية مهمة للغاية للمهندسين؟
أحد الأسباب التي تجعل النفاذية مهمة للغاية لأنها جوهر بعض الآلات المهمة مثل المحولات وأجهزة الاستشعار وأي شيء آخر يستخدم عملية الكهرومغناطيسية. في مثل هذه الحالات ، يستخدم المهندسون المواد القابلة للنفاذ المناسبة ، وزيادة كفاءتهم ومنع النفايات.
خاتمة
النفاذية المغناطيسية تبدو وكأنها موضوع علمي ممل ، لكنه مثير للاهتمام للغاية. ما يجعلها أكثر إثارة للاهتمام هو دورها في حياتنا اليومية. نستخدم شاحنًا يعمل على تشغيل هواتفنا ، وماسحات التصوير بالرنين المغناطيسي في المستشفيات ، وحتى الحقول المغناطيسية للأرض. كل هذه تفسر لماذا نفاذية المغناطيسية مهمة للغاية بالنسبة لنا. لذا ، فإن كل هذه المعرفة تجيب الآن على سؤالك ، "ما هي النفاذية المغناطيسية؟"
