Sık sık mıknatısların metal nesneleri nasıl çektiğini düşünüyoruz. Gerçek hayattaki harikalardan daha az değiller, özellikle transformatörler ve cihazlarımıza nasıl güç verdikleri. Kullandığımız tüm cihazlar manyetik geçirgenlik dediğimiz bu mıknatıs mıknatıslarından biridir. Elektromanyetizma, elektronik ve malzeme bilimi gibi birçok bölümün kalbi olan saf bir kavramdır.
Burada sıkıcı bir fizik dersi alacağınızı düşünüyorsanız, endişelenmeyin, manyetik geçirgenliğin ne olduğunu basit ve eğlenceli bir şekilde göstereceğiz. Yani, ister bir öğrenci olun ya da sadece bir şeyler öğrenmek için boş zamanınız olsun, burada gerçek dünyanın nasıl çalıştığını göreceksiniz.
Basit bir deyişle, manyetik geçirgenlik nedir?
Manyetik geçirgenlik, herhangi bir malzemenin başka bir mıknatısa ne kadar kolay dönüşebileceği veya mıknatıslanabileceğidir. Çok fazla bir fizik öğretmeni olmamak, ancak size bir şeyin manyetik güç çizgilerini nasıl yürütebileceğini söyler.
Elektriğin herhangi bir telden ne kadar kolay geçtiğini anlatan elektrik iletkenliğine aşina olmalısınız. Benzer şekilde, manyetik geçirgenlik bir manyetik alanı bir malzemeden nasıl geçebileceğini gösterir.
Peki şimdi, manyetik bir alanın yanına bir malzeme yerleştirirseniz, ne olacak? Herhangi bir tahmin var mı? Sadece bir malzemenin bu alanı ne kadar desteklediği durumunda yüksek geçirgenlik olacaktır. Malzeme sahaya girmek istemiyorsa, daha az ve daha az geçirgenlik olacaktır.
Umarız şimdilik manyetik geçirgenlik kavramını biliyorsunuzdur. Yapmasanız bile endişelenme. Manyetik geçirgenliğin aralığı hakkında konuşmaya başladığımızı bileceksiniz.
Manyetik geçirgenlik örnekleri
Öyleyse, manyetik geçirgenliği hayata getirelim ve nasıl çalıştığını öğrenelim.
Bir mıknatısa yapışan demir:Diyelim ki bir an için, bir elinde bir demir çivi, diğer elinde bir mıknatıs var. Onları yavaşça bir araya getirdiğinizde, mıknatısın demir çiviyi kendine çekeceği ellerinizde bir cazibe gücü hissedeceksiniz. Şimdi, yüksek manyetik alanlara güçlü bir şekilde yanıt veren yüksek manyetik geçirgenlik olduğu anlamına gelir.
Ahşap ve mıknatıslar:Ya Ahşap? Hiç bir mıknatısa yapışan ahşapla karşılaştınız mı? Tabii ki değil. Ormanların metallerin demir veya çeliğine kıyasla manyetik geçirgenliği yoktur.
Not: Manyetik geçirgenliğin en iyi örneği transformatördür. Transformer çekirdekler, uygulamalarını gerçekleştirmek için manyetik alanlarda mükemmel çalışan en yüksek geçirgenliğe sahip özel çeliklerden yapılmıştır.
Yani bir mıknatıs bir şeye yapışıp yapışmadığı, mıknatısla ilgili değil; Bir şeyin manyetik alanları içinden geçip geçmediği ile ilgilidir.
Bilim manyetik geçirgenlik hakkında ne diyor?
Şimdi bilimsel bakış açılarına gelelim. Sana hiç sıkıcı olmayacağına söz veriyorum.
Bir şeyin veya malzemenin geçirgenliği hakkında konuştuğumuzda, şunları söyleyen bir denklemden türetilir:μ=H/B
● Burada μ (MU) manyetik geçirgenliği ifade eder.
● B, malzemenin etrafında ne kadar güçlü manyetik alanların olduğunu gösteren manyetik akı yoğunluğunu ifade eder.
● H, dıştan uygulanan manyetik alan ve ne kadar güçlü olduğunu manyetik alan mukavemetini ifade eder.
Mutlak geçirgenlik ile göreceli geçirgenlik arasındaki fark nedir?
İki tür geçirgenlik vardır.
Mutlak geçirgenlik:Belirli bir malzeme el altında olduğunda kullandığımız geçirgenliğin değeridir. Sembolü "μ" dir.
Göreceli geçirgenlik:Şimdi, biraz zorlaşacak, ancak endişelenmeyin, göreceli geçirgenlik hakkında konuşun. Boş alandaki bir şeyin geçirgenliğini karşılaştırır; Bir vakumun denklem açısından geçirgenliği olduğunu söyleyebiliriz: μ 0=4 π × 10^7 h/m
Yani, nispi geçirgenlik şu olacaktır: μr=μ/μo
Μᵣ> 1 olan bir malzeme varsa, ferromanyetik olarak da adlandırılan daha iyi bir manyetik alana sahip olduğunu gösterecektir. Eğer μᵣ <1 ise, diyamanyetik olarak bilinen zayıf veya daha az manyetik bir alan gösterecektir.
Geçirgenliğe dayalı manyetik malzeme türleri
Şimdi, ilgi çekici olan her şeyi göreceğiniz aralık parçası. Malzemeler hakkında konuşurlar, sonra geçirgenliklerine bağlı olarak manyetik alanlara farklı tepki verirler. Onları farklı parçalara ayırırsak, nasıl çalıştıklarını daha iyi bileceksiniz.
1. ferromanyetik malzemeler
Ferromanyetik malzemeler çok yaygındır ve çok yüksek göreceli geçirgenliğe sahiptir. Böyle bir malzeme türü manyetik alanlarda güçlü bir şekilde çekilir ve aslında, alan çıkarıldığında bir süre manyetizmaya uyum sağlayabilir.
Örnekler: Demir, nikel, kobalt ve daha fazlasını içerir.
2. paramanyetik malzemeler
Paramanyetik malzemeler kısmen kuvvetli olmaktan ziyade manyetik alanlara çekilir. Bu tür malzeme, alan çıkarıldığında manyetizmayı korumaz veya benimsemez. Göreceli geçirgenlikleri 1'den biraz daha fazla olur.
Örnekler: Alüminyum, platin, magnezyum vb.
3. Diyamanyetik malzemeler
Böyle bir malzeme türü, kendisine çekilmek yerine manyetik alan tarafından biraz itilir. Göreceli geçirgenliği 1'den biraz daha azdır, bu da neden manyetik alanlar tarafından püskürtüldüğünü açıklar.
Örnekler: Bakır, bizmut, su ve daha fazlası.
Manyetik geçirgenliğin önemi
Metamerik geçirgenlik hakkında konuşmak sadece bir fizik sınıfında bir ders değildir; Modern teknolojinin nasıl çalıştığının gerçek bir örneğidir. Burada manyetik geçirgenliği nasıl kullandığımızı öğreninGünlük kullandığımız her şey.
Elektrikli motorlar ve transformatörler
Manyetik geçirgenlik transformatörlerde kullanılır ve elektrik motorları enerji üretmek ve aktarmak için manyetik alanlara iyice bağlıdır. Bu sistemlerde kullanılan malzemeler geçirgenlik bakımından yüksektir, daha iyi enerji transferi sağlar ve sonuç olarak enerji kaybını ve ısı kaybını azaltır.
Harici manyetik alanlardan koruma
Bazı mühendisler, uzay aracı MRI tarayıcıları gibi daha az geçirgenliğe sahip malzemeler kullanırlar. Bu tür malzemeler, bileşenleri harici manyetik alanların herhangi birinden korumak için kullanılır.
Veri Depolama Aygıtları
Manyetik bantlar ve sabit sürücüler kullanıyoruz; Tüm bu malzemeler ferromanyetik malzemelerdir. Verileri depolamak veya kaydetmek için kullanılırlar.
Elektromanyet kullanımı
Elektromanyalar, vinçler ve manyetik trans görüntüleme (MRI) tarayıcılar gibi birçok kullanıma sahiptir. Elektromanyetizma, yüksek geçirgenlikleri nedeniyle manyetik alanlara nüfuz eden malzemeler üzerinde çalışır.
Geçirgenlik her zaman sabit değildir
Şimdi, anlamanız gereken başka bir bükülme daha var. Bazı faktörler manyetik geçirgenliğin şarj edilmesine neden olabilir. Daha iyi anlamak için bu faktörlerin ne olduğunu bana bildirin.
Manyetik doygunluk
Doygunlukta bir fark vardır: bir malzeme ne kadar manyetik akı alabilir. Yüksek geçirgen bir malzeme olan demir manyetik bir alana uygulanırsa, doymuş olur, ancak manyetik akı almaz.
Suya batırıldığında bir sünger gibidir. Ne kadar tutabilir? Olabildiğince.
Sıcaklık farklılıkları
Sıcaklık geçirgenliği etkiler.
● Ferromanyetik malzemeleri ısıtırsanız, geçirgenlikleri azalabilir.
● Benzer şekilde, Curie sıcaklığında, son tüm manyetik özelliklerini kaybedecek ve artık manyetik alana tepki vermeyecektir.
Frekans farkı
Bir şey transformatörler gibi alternatif bir akım kullanıyorsa, geçirgenlik farklı frekanslara sahip olabilir. Bu tür vakalar, mühendislerin hala yönetmek için çalıştıkları bazı temel kayıplara yol açar.
Manyetik geçirgenlik hakkında eğlenceli gerçekler
Şimdi, yeterince denklemler ve tüm robotik bilim, sizi manyetik geçirgenliğin eğlenceli kısmıyla tanıştıralım.
● Bir vakum hakkında konuşursak, taban çizgisi geçirgenliği vardır. Bu, boş alanların manyetik alanların geçmesine izin vererek geçirgenliği evrensel bir sabit haline getirir.
● Bazı malzemeler manyetik bir alanda yüzer. Bismut ve grafit gibi, diyamagnetizm nedeniyle güçlü manyetik alanlarda havaya uçabilirler.
● Uzay aracını veya laboratuvar enstrümanlarını Dünya'nın manyetik alanından nasıl koruduklarını hiç merak ettiniz mi? Dengelerini korumak ve onları dünyanın manyetik alanından kurtarmak için son derece yüksek geçirgenliğe sahip Mu-metalleri kullanırlar.
● Dünyanın manyetik alanı, Dünya'nın çekirdeğindeki dev bir ferromanyetik top tarafından üretilir.
SSS
Manyetik geçirgenlik ve manyetizma aynı şey mi?
Hayır, değiller. Manyetizma daha genel bir mülktür; Geçirgenlik, bir malzemenin manyetik alana nasıl tepki verdiğini gösteren denklemi kullanılarak ölçülebilir.
Malzeme geçirgenliğini değiştirebilir miyiz?
Evet, malzeme geçirgenliğini değiştirebilirsiniz. Tek yapmanız gereken geçirgenliği etkileyen faktörleri uygulamaktır. Isı, stres uygulamak, şeklini değiştirmek ve daha fazlasını uygulamak gibi.
Geçirgenlik mühendisler için neden bu kadar önemlidir?
Geçirgenliğin çok önemli olmasının nedenlerinden biri, transformatörler, sensörler ve elektromanyetizm sürecini kullanan başka bir şey gibi bazı önemli makinelerin çekirdeği olmasıdır. Bu gibi durumlarda, mühendisler doğru geçirgen malzemeleri kullanır, verimliliklerini artırır ve atıkları önler.
Çözüm
Manyetik geçirgenlik sıkıcı bir bilim konusu gibi geliyor, ancak çok ilginç. Onu daha ilginç kılan, günlük yaşamımızdaki rolüdür. Telefonlarımıza güç veren bir şarj cihazı, hastanelerde MRI tarayıcılar ve hatta Dünya'nın manyetik alanları kullanıyoruz. Bütün bunlar manyetik geçirgenliğin bizim için neden bu kadar önemli olduğunu açıklıyor. Öyleyse, tüm bu bilgiler şimdi "Manyetik geçirgenlik nedir?"
