ĐỘ TỪ THẨM: HẰNG SỐ VÀ BẢNG - VẬT LÝ - 2026

Từ trường là đại lượng vật lý thuộc tính chất của vật chất tạo ra từ trường của chính nó, khi nó bị từ trường bên ngoài cho thấm qua.

Cả hai trường: bên ngoài và trường riêng, được xếp chồng lên nhau để tạo ra một trường kết quả. Một người, không phụ thuộc vào vật chất, lĩnh vực bên ngoài được gọi là từ trường mạnh H , trong khi chồng chéo các lĩnh vực bên ngoài cộng với vật liệu được gây ra trong sự cảm ứng từ B .

Hình 1. Solenoid với lõi vật liệu từ tính μ. Nguồn: Wikimedia Commons.

Khi nói đến vật liệu đồng nhất và đẳng hướng, trường H và B tỷ lệ thuận. Và hằng số tỷ lệ (vô hướng và dương) là độ từ thẩm, được ký hiệu bằng chữ cái Hy Lạp μ:

B = μ H

Trong Hệ thống quốc tế SI, cảm ứng từ B được đo bằng Tesla (T), trong khi cường độ từ trường H được đo bằng Ampe trên mét (A / m).

Vì μ phải đảm bảo tính đồng nhất về chiều trong phương trình, đơn vị của μ trong hệ SI là:

= (Tesla ⋅ mét) / Ampe = (T ⋅ m) / A

Tính thấm từ của chân không

Hãy xem từ trường, có giá trị tuyệt đối mà chúng ta ký hiệu là B và H, được tạo ra như thế nào trong cuộn dây hoặc cuộn dây điện từ. Từ đó đưa ra khái niệm độ từ thẩm của chân không.

Các điện từ bao gồm một dây dẫn xoắn ốc. Mỗi lượt của đường xoắn ốc được gọi là một lượt. Nếu hiện tại đang đi qua tôi solenoid, sau đó chúng ta có một nam châm điện mà tạo ra một từ trường B .

Hơn nữa, giá trị của cảm ứng từ B càng lớn, khi dòng điện i tăng lên. Và cả khi mật độ vòng dây n tăng lên (số vòng dây N giữa chiều dài d của cuộn dây điện từ).

Yếu tố khác ảnh hưởng đến giá trị của từ trường được tạo ra bởi điện từ là độ từ thẩm μ của vật liệu bên trong nó. Cuối cùng, độ lớn của trường nói trên là:

B = μ. i .n = μ. i. (không / a)

Như đã nêu ở phần trước, cường độ từ trường H là:

H = i. (Không có / d)

Trường có cường độ H này, chỉ phụ thuộc vào dòng điện tuần hoàn và mật độ vòng quay của cuộn dây điện từ, "thấm qua" vật liệu có độ từ thẩm μ, làm cho nó trở nên từ hóa.

Sau đó, tổng trường có cường độ B được tạo ra, trường này phụ thuộc vào vật liệu bên trong điện từ.

Solenoid trong chân không

Tương tự, nếu vật liệu bên trong điện từ là chân không, thì trường H “thấm qua” chân không tạo ra trường kết quả là B. Thương số giữa trường B trong chân không và H do điện từ tạo ra xác định độ từ thẩm của chân không. , giá trị của nó là:

μ o = 4π x 10 ^-7 (T⋅m) / A

Nó chỉ ra rằng giá trị trước đó là một định nghĩa chính xác cho đến ngày 20 tháng 5 năm 2019. Từ ngày đó, một bản sửa đổi của Hệ thống quốc tế đã được thực hiện, dẫn đến μ hoặc được đo bằng thực nghiệm.

Tuy nhiên, các phép đo được thực hiện cho đến nay chỉ ra rằng giá trị này là cực kỳ chính xác.

Bảng từ tính

Vật liệu có tính từ thẩm đặc trưng. Bây giờ, có thể tìm thấy độ từ thẩm với các đơn vị khác. Ví dụ, hãy lấy đơn vị của độ tự cảm, là Henry (H):

1H = 1 (T * m ² ) / A.

So sánh đơn vị đo này với đơn vị đã được đưa ra lúc đầu, người ta thấy rằng có một điểm giống nhau, mặc dù sự khác biệt là mét vuông mà Henry sở hữu. Vì lý do này, độ từ thẩm được coi là độ tự cảm trên một đơn vị chiều dài:

= H / m.

Độ từ thẩm μ có liên quan chặt chẽ với một tính chất vật lý khác của vật liệu, được gọi là độ cảm từ χ, được định nghĩa là:

μ = μ hoặc (1 + χ)

Trong biểu thức trước đó μ o, là độ từ thẩm của chân không.

Sự nhạy cảm χ từ là tương xứng giữa các lĩnh vực bên ngoài H và sự từ hóa của vật liệu M .

Tính thấm tương đối

Rất phổ biến để biểu thị độ từ thẩm liên quan đến độ từ thẩm của chân không. Nó được gọi là độ thấm tương đối và không gì khác chính là tỷ số giữa độ thấm của vật liệu so với độ thấm của chân không.

Theo định nghĩa này, độ thấm tương đối là không có đơn vị. Nhưng nó là một khái niệm hữu ích để phân loại vật liệu.

Ví dụ, vật liệu có tính sắt từ miễn là độ từ thẩm tương đối của chúng lớn hơn nhiều so với tính thống nhất.

Theo cách tương tự, các chất thuận từ có độ từ thẩm tương đối chỉ trên 1.

Và cuối cùng, vật liệu nghịch từ có độ thấm tương đối ngay dưới sự thống nhất. Lý do là chúng bị nhiễm từ theo cách tạo ra một trường chống lại từ trường bên ngoài.

Điều đáng nói là các vật liệu sắt từ xuất hiện một hiện tượng được gọi là "hiện tượng trễ", trong đó chúng lưu giữ bộ nhớ của các trường được áp dụng trước đó. Nhờ đặc điểm này mà chúng có thể tạo thành một nam châm vĩnh cửu.

Hình 2. Bộ nhớ từ Ferit. Nguồn: Wikimedia Commons

Do bộ nhớ từ của các vật liệu sắt từ, ký ức của các máy tính kỹ thuật số thời kỳ đầu là các hạt ferit nhỏ đi ngang qua các dây dẫn. Ở đó họ đã lưu, trích xuất hoặc xóa nội dung (1 hoặc 0) của bộ nhớ.

Vật liệu và tính thấm của chúng

Dưới đây là một số vật liệu, với độ từ thẩm tính bằng H / m và độ từ thẩm tương đối của chúng trong ngoặc đơn:

Sắt: 6,3 x 10 ^-3 (5000)

Coban-sắt : 2,3 x 10 ^-2 (18000)

Niken-sắt: 1,25 x 10 ^-1 (100000)

Mangan-kẽm: 2,5 x 10 ^-2 (20000)

Thép cacbon: 1,26 x 10 ^-4 (100)

Nam châm Neodymium: 1,32 x 10 ^-5 (1,05)

Platinum: 1,26 x 10 ^-6 1,0003

Nhôm: 1,26 x 10 ^-6 1,00002

Không khí 1.256 x 10 ^-6 (1.0000004)

Teflon 1.256 x 10 ^-6 (1.00001)

Gỗ khô 1,256 x 10 ^-6 (1,0000003)

Đồng 1,27 x10 ^-6 (0,999)

Nước tinh khiết 1,26 x 10 ^-6 (0,999992)

Chất siêu dẫn: 0 (0)

Bảng phân tích

Nhìn vào các giá trị trong bảng này, có thể thấy rằng có một nhóm đầu tiên có độ từ thẩm so với nhóm chân không với giá trị cao. Đây là những vật liệu sắt từ, rất thích hợp để chế tạo nam châm điện tạo ra từ trường lớn.

Hình 3. Các đường cong B vs. H đối với các vật liệu sắt từ, thuận từ và nghịch từ. Nguồn: Wikimedia Commons.

Sau đó, chúng ta có nhóm vật liệu thứ hai, với độ từ thẩm tương đối chỉ trên 1. Đây là các vật liệu thuận từ.

Sau đó, bạn có thể thấy các vật liệu có độ từ thẩm tương đối ngay dưới sự thống nhất. Đây là những vật liệu nghịch từ như nước tinh khiết và đồng.

Cuối cùng chúng ta có một chất siêu dẫn. Chất siêu dẫn có độ từ thẩm bằng không vì nó loại trừ hoàn toàn từ trường bên trong chúng. Chất siêu dẫn vô dụng khi được sử dụng trong lõi của nam châm điện.

Tuy nhiên, nam châm điện siêu dẫn thường được chế tạo, nhưng chất siêu dẫn được sử dụng trong cuộn dây để thiết lập dòng điện rất cao tạo ra từ trường cao.

Người giới thiệu

1. Mạng quay số. Thí nghiệm đơn giản để tìm độ từ thẩm. Được khôi phục từ: dialnet.unirioja.es
2. Figueroa, D. (2005). Loạt bài: Vật lý cho Khoa học và Kỹ thuật. Tập 6. Điện từ học. Biên tập bởi Douglas Figueroa (USB). 215-221.
3. Giancoli, D. 2006. Vật lý: Các nguyên tắc với ứng dụng. Ed Prentice Hall thứ 6. 560-562.
4. Kirkpatrick, L. 2007. Vật lý: Cái nhìn về thế giới. Phiên bản rút gọn thứ 6. Học tập Cengage. 233.
5. Youtube. Từ tính 5 - Tính thấm. Khôi phục từ: youtube.com
6. Wikipedia. Từ trường. Phục hồi từ: es.wikipedia.com
7. Wikipedia. Tính thấm (Điện từ học). Khôi phục từ: en.wikipedia.com