Độ thấm tương đối là thước đo khả năng của một vật liệu, được vượt qua bởi một dòng chảy mà không làm mất các tính năng của nó so với vật liệu khác dùng làm tham chiếu. Nó được tính bằng tỷ số giữa độ thấm của vật liệu đang nghiên cứu và độ thấm của vật liệu chuẩn. Do đó nó là đại lượng thiếu thứ nguyên.
Nói chung về tính thấm, chúng ta nghĩ đến một dòng chất lỏng, thường là nước. Nhưng cũng có những nguyên tố khác có khả năng truyền qua các chất, ví dụ từ trường. Trong trường hợp này chúng ta nói về độ từ thẩm và độ từ thẩm tương đối.
Niken có độ từ thẩm tương đối cao, đó là lý do tại sao đồng xu dính chặt vào nam châm. Nguồn: Pixabay.com.
Tính thẩm thấu của vật liệu là một tính chất rất thú vị, bất kể loại dòng chảy đi qua chúng. Nhờ đó, người ta có thể đoán trước được những vật liệu này sẽ hoạt động như thế nào trong những hoàn cảnh rất khác nhau.
Ví dụ, tính thấm của đất là rất quan trọng khi xây dựng các công trình như cống rãnh, vỉa hè và nhiều hơn nữa. Ngay cả đối với cây trồng, độ thấm của đất cũng có liên quan.
Đối với sự sống, tính thấm của màng tế bào cho phép tế bào có thể chọn lọc, bằng cách để các chất cần thiết như chất dinh dưỡng đi qua và từ chối những chất khác có thể gây hại.
Về độ từ thẩm tương đối, nó cho chúng ta thông tin về phản ứng của vật liệu đối với từ trường do nam châm hoặc dây dẫn gây ra. Các yếu tố như vậy có rất nhiều trong công nghệ xung quanh chúng ta, vì vậy cần điều tra xem chúng có tác động gì đến vật liệu.
Từ tính tương đối
Một ứng dụng rất thú vị của sóng điện từ là tạo điều kiện thuận lợi cho việc thăm dò dầu khí. Nó dựa trên việc biết được mức độ sóng có khả năng xuyên qua lớp đất dưới mặt đất trước khi bị nó làm suy yếu.
Điều này cung cấp một ý tưởng tốt về loại đá ở một nơi nhất định, vì mỗi loại đá có độ từ thẩm tương đối khác nhau, tùy thuộc vào thành phần của nó.
Như đã nói ở phần đầu, bất cứ khi nào chúng ta nói về độ thấm tương đối, thuật ngữ "tương đối" yêu cầu so sánh độ lớn được đề cập của một vật liệu nhất định với độ lớn của vật liệu khác được dùng làm tham chiếu.
Điều này luôn có thể áp dụng được, bất kể đó là tính thấm đối với chất lỏng hay đối với từ trường.
Chân không có tính thẩm thấu, vì sóng điện từ không có vấn đề gì khi di chuyển đến đó. Nên lấy giá trị này làm giá trị tham chiếu để tìm độ từ thẩm tương đối của bất kỳ vật liệu nào.
Độ từ thẩm của chân không là hằng số nổi tiếng của định luật Biot-Savart, được sử dụng để tính vectơ cảm ứng từ. Giá trị của nó là:
Độ lớn này mô tả phản ứng từ của một môi trường so với phản ứng trong chân không.
Bây giờ, độ từ thẩm tương đối có thể bằng 1, nhỏ hơn 1 hoặc lớn hơn 1. Điều đó phụ thuộc vào vật liệu được đề cập và cũng như nhiệt độ.
- Rõ ràng, nếu μ r = 1 thì môi trường là chân không.
- Nếu nó nhỏ hơn 1 thì nó là vật liệu nghịch từ
- Nếu nó lớn hơn 1, nhưng không lớn hơn, vật liệu là thuận từ
- Và nếu nó lớn hơn 1 nhiều thì vật liệu đó là sắt từ.
Nhiệt độ đóng một vai trò quan trọng trong độ từ thẩm của vật liệu. Trong thực tế, giá trị này không phải luôn luôn không đổi. Khi nhiệt độ của vật liệu tăng lên, nó trở nên rối loạn bên trong, do đó phản ứng từ của nó giảm.
Vật liệu nghịch từ và thuận từ
Vật liệu nghịch từ phản ứng tiêu cực với từ trường và đẩy chúng. Michael Faraday (1791-1867) đã phát hiện ra tính chất này vào năm 1846, khi ông phát hiện ra rằng một mảnh bitmut bị đẩy bởi bất kỳ cực nào của nam châm.
Bằng cách nào đó, từ trường của nam châm tạo ra một trường theo hướng ngược lại trong bitmut. Tuy nhiên, thuộc tính này không dành riêng cho yếu tố này. Tất cả các vật liệu đều có nó ở một mức độ nào đó.
Có thể chứng minh rằng độ từ hóa thuần trong vật liệu nghịch từ phụ thuộc vào các đặc tính của electron. Và electron là một phần của nguyên tử của bất kỳ vật liệu nào, vì vậy tất cả chúng đều có thể có phản ứng nghịch từ tại một số điểm.
Nước, khí quý, vàng, đồng và nhiều vật liệu khác là vật liệu nghịch từ.
Mặt khác, vật liệu thuận từ có một số từ tính riêng của chúng. Đó là lý do tại sao chúng có thể phản ứng tích cực với từ trường của nam châm. Chúng có độ từ thẩm tương tự như giá trị của μ hoặc .
Khi ở gần nam châm, chúng cũng có thể bị nhiễm từ và tự trở thành nam châm, nhưng hiệu ứng này sẽ biến mất khi nam châm thật bị loại bỏ khỏi vùng lân cận. Nhôm và magiê là những ví dụ về vật liệu thuận từ.
Các vật liệu từ tính thực sự: sắt từ
Các chất thuận từ có nhiều nhất trong tự nhiên. Nhưng có những vật liệu dễ bị nam châm vĩnh cửu hút.
Chúng có khả năng tự thu được từ hóa. Đây là sắt, niken, coban và đất hiếm như gadolinium và dysprosi. Ngoài ra, một số hợp kim và hợp chất giữa chúng và các khoáng chất khác được gọi là vật liệu sắt từ.
Loại vật liệu này chịu phản ứng từ trường rất mạnh đối với từ trường bên ngoài, chẳng hạn như nam châm chẳng hạn. Đây là lý do tại sao đồng tiền niken dính vào nam châm thanh. Và lần lượt các thanh nam châm bám chặt vào các tủ lạnh.
Độ từ thẩm tương đối của vật liệu sắt từ cao hơn nhiều so với 1. Bên trong chúng có các nam châm nhỏ gọi là lưỡng cực từ. Khi các lưỡng cực từ này thẳng hàng, chúng tăng cường hiệu ứng từ bên trong các vật liệu sắt từ.
Khi những lưỡng cực từ này ở trong sự hiện diện của một trường bên ngoài, chúng nhanh chóng thẳng hàng với nó và vật liệu dính vào nam châm. Mặc dù trường bên ngoài bị triệt tiêu, làm di chuyển nam châm ra xa, nhưng một lượng từ hóa còn lại vẫn còn bên trong vật liệu.
Nhiệt độ cao gây ra rối loạn bên trong tất cả các chất, tạo ra cái gọi là "kích động nhiệt". Với nhiệt, các lưỡng cực từ bị mất liên kết và hiệu ứng từ mất dần.
Nhiệt độ Curie là nhiệt độ tại đó hiệu ứng từ biến mất hoàn toàn khỏi vật liệu. Tại giá trị tới hạn này, các chất sắt từ trở nên thuận từ.
Các thiết bị lưu trữ dữ liệu, chẳng hạn như băng từ và bộ nhớ từ, sử dụng sắt từ. Cũng với những chất liệu này nam châm cường độ cao được sản xuất với nhiều công dụng trong nghiên cứu.
Người giới thiệu
- Tipler, P., Mosca G. (2003). Vật lý Khoa học và Công nghệ, Tập 2. Reverte biên tập. Trang 810-821.
- Zapata, F. (2003). Nghiên cứu các khoáng chất liên quan đến giếng dầu Guafita 8x thuộc mỏ Guafita (Apure State) sử dụng phép đo Độ nhạy từ và Quang phổ của Mossbauer. Luận văn cấp bằng. Đại học Trung ương Venezuela.