การซึมผ่านของแม่เหล็กคืออะไร

เรามักจะคิดว่าแม่เหล็กดึงดูดวัตถุโลหะได้อย่างไร พวกมันไม่น้อยไปกว่าความมหัศจรรย์ในชีวิตจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งหม้อแปลงและวิธีการใช้พลังงานอุปกรณ์ของเรา อุปกรณ์ทั้งหมดที่เราใช้เป็นหนึ่งในแม่เหล็กของแม่เหล็กที่เราเรียกว่าการซึมผ่านของแม่เหล็ก มันเป็นแนวคิดที่บริสุทธิ์ซึ่งเป็นหัวใจของวิชาเอกหลายอย่างเช่นแม่เหล็กไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์และวิทยาศาสตร์วัสดุ

หากคุณคิดว่าคุณจะได้รับการบรรยายทางฟิสิกส์ที่น่าเบื่อที่นี่ไม่ต้องกังวลเราจะแสดงให้คุณเห็นว่าการซึมผ่านของแม่เหล็กนั้นเป็นวิธีที่เรียบง่ายและสนุก ดังนั้นไม่ว่าคุณจะเป็นนักเรียนหรือมีเวลาว่างเรียนรู้อะไรบางอย่างที่นี่คุณจะพบว่าโลกแห่งความจริงทำงานอย่างไร

ในคำง่ายๆความสามารถในการซึมผ่านของแม่เหล็กคืออะไร?

การซึมผ่านของแม่เหล็กเป็นวัสดุใด ๆ ที่สามารถเปลี่ยนเป็นแม่เหล็กอื่นได้อย่างง่ายดายหรือได้รับแม่เหล็ก เพื่อไม่ให้เป็นครูฟิสิกส์มากเกินไป แต่มันบอกคุณว่ามีอะไรทำอะไรได้บ้าง

คุณต้องคุ้นเคยกับการนำไฟฟ้าซึ่งจะบอกได้ว่ากระแสไฟฟ้าผ่านลวดใด ๆ ได้ง่ายเพียงใด ในทำนองเดียวกันการซึมผ่านของแม่เหล็กแสดงให้เห็นว่ามันสามารถเปลี่ยนสนามแม่เหล็กผ่านวัสดุได้อย่างไร

ดังนั้นถ้าคุณวางวัสดุใกล้สนามแม่เหล็กจะเกิดอะไรขึ้น? คาดเดาอะไร? จะมีการซึมผ่านสูงเฉพาะในกรณีของวัสดุที่สนับสนุนฟิลด์นั้นเท่าใด หากวัสดุไม่เต็มใจที่จะเข้าไปในสนามให้น้อยลงและน้อยกว่าจะเป็นความสามารถในการซึมผ่าน

เราหวังว่าคุณจะรู้แนวคิดเรื่องการซึมผ่านของแม่เหล็กในตอนนี้ แม้ว่าคุณจะไม่ได้ก็ไม่ต้องกังวล คุณจะรู้ว่าเมื่อเราเริ่มพูดถึงช่วงเวลาของการซึมผ่านของแม่เหล็ก

ตัวอย่างของการซึมผ่านของแม่เหล็ก

ดังนั้นเรามานำการซึมผ่านของแม่เหล็กมาสู่ชีวิตและเรียนรู้วิธีการทำงาน

เหล็กติดกับแม่เหล็ก:สมมติว่าในทันทีมีเล็บเหล็กอยู่ในมือข้างหนึ่งและแม่เหล็กในอีกด้านหนึ่ง เมื่อคุณค่อยๆนำพวกเขามารวมกันคุณจะรู้สึกถึงแรงดึงดูดในมือของคุณที่แม่เหล็กจะดึงดูดเล็บเหล็กให้ตัวเอง ตอนนี้หมายความว่ามีการซึมผ่านของแม่เหล็กสูงซึ่งตอบสนองอย่างมากต่อสนามแม่เหล็กสูง

ไม้และแม่เหล็ก:แล้วไม้ล่ะ? คุณเคยพบไม้ติดกับแม่เหล็กหรือไม่? ไม่แน่นอน ไม้ไม่มีการซึมผ่านแม่เหล็กเมื่อเทียบกับเหล็กโลหะหรือเหล็ก

บันทึก: ตัวอย่างที่ดีที่สุดของการซึมผ่านของแม่เหล็กคือหม้อแปลง แกนหม้อแปลงทำจากเหล็กกล้าพิเศษที่มีการซึมผ่านสูงสุดซึ่งทำงานได้อย่างสมบูรณ์แบบในสนามแม่เหล็กเพื่อให้การใช้งานของพวกเขาสำเร็จ

ดังนั้นไม่ว่าแม่เหล็กจะติดกับบางสิ่งบางอย่างหรือไม่ก็ตามมันไม่เกี่ยวกับแม่เหล็ก มันเกี่ยวกับว่าบางสิ่งบางอย่างผ่านสนามแม่เหล็กผ่านมันหรือไม่

วิทยาศาสตร์พูดอะไรเกี่ยวกับการซึมผ่านของแม่เหล็ก?

ตอนนี้มาถึงมุมมองทางวิทยาศาสตร์กันเถอะ ฉันสัญญากับคุณว่ามันจะไม่น่าเบื่อเลย

เมื่อเราพูดถึงการซึมผ่านของบางสิ่งบางอย่างหรือวัสดุมันได้มาจากสมการซึ่งบอกว่า:μ=H/B ​

●ที่นี่μ (MU) หมายถึงการซึมผ่านของแม่เหล็ก

● B หมายถึงความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็กซึ่งแสดงให้เห็นว่าสนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่งอยู่รอบ ๆ วัสดุ

● H หมายถึงความแรงของสนามแม่เหล็กซึ่งเป็นสนามแม่เหล็กที่ใช้จากภายนอกและมันแข็งแกร่งแค่ไหน

ความแตกต่างระหว่างการซึมผ่านสัมบูรณ์และการซึมผ่านสัมพัทธ์คืออะไร?

มีการซึมผ่านสองประเภท

การซึมผ่านสัมบูรณ์:มันเป็นค่าของการซึมผ่านที่เราใช้เมื่อวัสดุเฉพาะอยู่ในมือ สัญลักษณ์ของมันคือ "μ"

การซึมผ่านสัมพัทธ์:ตอนนี้พูดคุยเกี่ยวกับการซึมผ่านของญาติซึ่งจะยาก แต่ไม่ต้องกังวล มันเปรียบเทียบการซึมผ่านของบางสิ่งในพื้นที่ว่าง เราสามารถพูดได้ว่าสูญญากาศมีการซึมผ่านในแง่ของสมการ: μ 0=4 π× 10^7 h/m

ดังนั้นการซึมผ่านสัมพัทธ์จะเป็น: μr=μ/μo

หากมีวัสดุที่มีμᵣ> 1 มันจะเป็นตัวแทนว่ามันมีสนามแม่เหล็กที่ดีกว่าซึ่งเรียกว่า ferromagnetic ถ้าμᵣ <1 มันจะแสดงสนามแม่เหล็กที่อ่อนแอหรือน้อยกว่าซึ่งเรียกว่า diamagnetic

ประเภทของวัสดุแม่เหล็กตามการซึมผ่าน

ตอนนี้นี่คือช่วงเวลาที่คุณจะเห็นทุกสิ่งที่น่าสนใจ พูดคุยเกี่ยวกับวัสดุจากนั้นพวกเขาตอบสนองแตกต่างจากสนามแม่เหล็กขึ้นอยู่กับการซึมผ่านของพวกเขา หากเราแบ่งพวกเขาออกเป็นส่วนต่าง ๆ คุณจะรู้ได้ดีขึ้นว่าพวกเขาทำงานอย่างไร

1. วัสดุ ferromagnetic

วัสดุ Ferromagnetic เป็นเรื่องธรรมดามากและมีการซึมผ่านสัมพัทธ์สูงมาก วัสดุประเภทนี้ดึงดูดอย่างยิ่งในสนามแม่เหล็กและในความเป็นจริงสามารถปรับให้เข้ากับแม่เหล็กได้ชั่วขณะหนึ่งเมื่อสนามถูกลบออก

ตัวอย่าง: รวมถึงเหล็กนิกเกิลโคบอลต์และอื่น ๆ

2. วัสดุพาราแมกเนติก

วัสดุ Paramagnetic ถูกดึงดูดบางส่วนไปยังสนามแม่เหล็กมากกว่าอย่างยิ่ง วัสดุดังกล่าวไม่ได้รักษาหรือนำมาใช้แม่เหล็กเมื่อลบสนาม การซึมผ่านสัมพัทธ์ของพวกเขาจะมากกว่า 1 เล็กน้อย

ตัวอย่าง: รวมถึงอลูมิเนียม, แพลตตินัม, แมกนีเซียม ฯลฯ

3. วัสดุ Diamagnetic

วัสดุประเภทนี้ถูกขับไล่โดยสนามแม่เหล็กเล็กน้อยแทนที่จะดึงดูดมัน การซึมผ่านสัมพัทธ์ของมันน้อยกว่า 1 เล็กน้อยซึ่งอธิบายว่าทำไมมันจึงถูกขับไล่โดยสนามแม่เหล็ก

ตัวอย่าง: ทองแดงบิสมัทน้ำและอื่น ๆ

ความสำคัญของการซึมผ่านของแม่เหล็ก

การพูดคุยเกี่ยวกับการซึมผ่าน metameric ไม่ได้เป็นเพียงการบรรยายในชั้นเรียนฟิสิกส์ มันเป็นตัวอย่างที่แท้จริงของการทำงานของเทคโนโลยีที่ทันสมัย ที่นี่ค้นหาวิธีที่เราใช้การซึมผ่านของแม่เหล็กในทุกสิ่งที่เราใช้ทุกวัน

มอเตอร์ไฟฟ้าและหม้อแปลงไฟฟ้า

การซึมผ่านของแม่เหล็กใช้ในหม้อแปลงและมอเตอร์ไฟฟ้าขึ้นอยู่กับสนามแม่เหล็กเพื่อสร้างและถ่ายโอนพลังงาน วัสดุที่ใช้ในระบบเหล่านี้มีความสามารถในการซึมผ่านสูงทำให้สามารถถ่ายโอนพลังงานได้ดีขึ้นและทำให้การสูญเสียพลังงานและการสูญเสียความร้อนลดลง

การป้องกันจากสนามแม่เหล็กภายนอก

วิศวกรบางคนใช้วัสดุที่มีการซึมผ่านน้อยกว่าเช่นเครื่องสแกน MRI ยานอวกาศ วัสดุดังกล่าวใช้เพื่อปกป้องส่วนประกอบจากสนามแม่เหล็กภายนอกใด ๆ

อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล

เราใช้เทปแม่เหล็กและฮาร์ดไดรฟ์ วัสดุทั้งหมดเหล่านี้เป็นวัสดุ ferromagnetic พวกเขาใช้เพื่อจัดเก็บหรือบันทึกข้อมูล

การใช้แม่เหล็กไฟฟ้า

แม่เหล็กไฟฟ้ามีการใช้งานมากมายเช่นในรถเครนและสแกนเนอร์ทรานส์ทรานส์ (MRI) แม่เหล็กไฟฟ้าทำงานบนวัสดุที่เจาะสนามแม่เหล็กเนื่องจากการซึมผ่านสูง

การซึมผ่านไม่ได้คงที่เสมอไป

ตอนนี้มีการบิดอีกอย่างที่คุณต้องเข้าใจ ปัจจัยบางอย่างอาจทำให้เกิดการซึมผ่านของแม่เหล็กในการชาร์จ เพื่อให้เข้าใจได้ดีขึ้นแจ้งให้เราทราบว่าปัจจัยเหล่านี้คืออะไร

ความอิ่มตัวของแม่เหล็ก

มีความแตกต่างในความอิ่มตัว: วัสดุสามารถใช้ฟลักซ์แม่เหล็กได้เท่าไหร่ หากเหล็กซึ่งเป็นวัสดุที่ซึมผ่านได้สูงจะถูกนำไปใช้กับสนามแม่เหล็กมันจะอิ่มตัว แต่จะไม่ใช้ฟลักซ์แม่เหล็ก

มันเป็นเหมือนฟองน้ำเมื่อแช่ในน้ำ ถือได้เท่าไหร่? มากที่สุดเท่าที่จะทำได้

ความแตกต่างของอุณหภูมิ

อุณหภูมิมีผลต่อการซึมผ่าน

●หากคุณให้ความร้อนกับวัสดุ ferromagnetic การซึมผ่านของพวกเขาสามารถลดลงได้

●ในทำนองเดียวกันที่อุณหภูมิคูรีปลายจะสูญเสียคุณสมบัติแม่เหล็กทั้งหมดและไม่ตอบสนองต่อสนามแม่เหล็กอีกต่อไป

ความแตกต่างของความถี่

หากสิ่งที่ใช้กระแสสลับเช่นหม้อแปลงการซึมผ่านอาจมีความถี่ที่แตกต่างกัน กรณีดังกล่าวนำไปสู่การสูญเสียหลักบางอย่างที่วิศวกรยังคงทำงานเพื่อจัดการ

ข้อเท็จจริงที่สนุกสนานเกี่ยวกับการซึมผ่านของแม่เหล็ก

ตอนนี้เพียงพอของสมการและวิทยาศาสตร์หุ่นยนต์ทั้งหมดให้เราแนะนำคุณเกี่ยวกับส่วนที่สนุกสนานของการซึมผ่านของแม่เหล็ก

●หากเราพูดถึงสุญญากาศก็จะมีการซึมผ่านพื้นฐาน ซึ่งหมายความว่าพื้นที่ว่างเปล่าปล่อยให้สนามแม่เหล็กผ่านทำให้การซึมผ่านเป็นสากล

●วัสดุบางอย่างลอยอยู่ในสนามแม่เหล็ก เช่นบิสมัทและกราไฟท์พวกเขาสามารถลอยอยู่ในสนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่งเนื่องจาก diamagnetism

●เคยสงสัยหรือไม่ว่าพวกเขาป้องกันยานอวกาศหรือเครื่องมือแล็บจากสนามแม่เหล็กของโลกได้อย่างไร? พวกเขาใช้ mu-metals ซึ่งมีการซึมผ่านที่สูงมากเพื่อรักษาสมดุลและช่วยพวกเขาจากสนามแม่เหล็กของโลก

●สนามแม่เหล็กของโลกถูกสร้างขึ้นโดยลูกบอล ferromagnetic ยักษ์ในแกนกลางของโลก

คำถามที่พบบ่อย

การซึมผ่านของแม่เหล็กและแม่เหล็กเป็นสิ่งเดียวกันหรือไม่?

ไม่พวกเขาไม่ใช่ แม่เหล็กเป็นทรัพย์สินทั่วไปมากขึ้น การซึมผ่านสามารถวัดได้โดยใช้สมการซึ่งแสดงให้เห็นว่าวัสดุตอบสนองต่อสนามแม่เหล็กอย่างไร

เราสามารถเปลี่ยนการซึมผ่านของวัสดุได้หรือไม่?

ใช่คุณสามารถเปลี่ยนการซึมผ่านของวัสดุ สิ่งที่คุณต้องทำคือใช้ปัจจัยเหล่านั้นที่มีผลต่อการซึมผ่าน เช่นเดียวกับการใช้ความร้อนความเครียดเปลี่ยนรูปร่างและอื่น ๆ

เหตุใดการซึมผ่านจึงมีความสำคัญต่อวิศวกร?

หนึ่งในเหตุผลที่การซึมผ่านเป็นสิ่งสำคัญมากเพราะมันเป็นแกนหลักของเครื่องจักรที่สำคัญบางอย่างเช่นหม้อแปลงเซ็นเซอร์และสิ่งอื่นใดที่ใช้กระบวนการของแม่เหล็กไฟฟ้า ในกรณีเช่นนี้วิศวกรใช้วัสดุที่ดูดซึมได้อย่างถูกต้องเพิ่มประสิทธิภาพและป้องกันของเสีย

บทสรุป

ความสามารถในการซึมผ่านของแม่เหล็กนั้นฟังดูเป็นหัวข้อวิทยาศาสตร์ที่น่าเบื่อ แต่ก็น่าสนใจมาก สิ่งที่ทำให้น่าสนใจยิ่งขึ้นคือบทบาทในชีวิตประจำวันของเรา เราใช้เครื่องชาร์จที่ให้อำนาจโทรศัพท์สแกนเนอร์ MRI ของเราที่โรงพยาบาลและแม้แต่สนามแม่เหล็กของโลก สิ่งเหล่านี้อธิบายได้ว่าทำไมการซึมผ่านของแม่เหล็กจึงสำคัญสำหรับเรา ดังนั้นความรู้ทั้งหมดนี้จึงตอบคำถามของคุณ "การซึมผ่านของแม่เหล็กคืออะไร"