פרמאביליות

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
Gnome-edit-clear.svg ערך זה זקוק לעריכה: ייתכן שהערך סובל מפגמים טכניים כגון מיעוט קישורים פנימיים, סגנון טעון שיפור או צורך בהגהה, או שיש לעצב אותו.
אתם מוזמנים לסייע ולתקן את הבעיות, אך אנא אל תורידו את ההודעה כל עוד לא תוקן הדף. אם אתם סבורים כי אין בדף בעיה, ניתן לציין זאת בדף השיחה.

פֶּרְמֵאַבִּילִיּוּת מגנטית (בעברית: חַלְחַלּוּת מגנטית), היא מדד לתגובה של חומר לשדה מגנטי המופעל עליו. הפרמאביליות מיוצגת על ידי האות היוונית \mu \!\ , וביחידות SI נמדדת בהנרי למטר (H/m), או בניוטון לאמפר בריבוע (N/A2).

פרמאביליות הריק[עריכת קוד מקור | עריכה]

פרמאביליות הריק \mu_0 \!\ מוגדר כיחס בין עוצמת שדה מגנטי מושרה \vec B \ לעוצמת השדה המגנטי \vec H \ בריק:

\mu_0 = \frac{\vec{B}}{\vec{H}}

ביחידות SI ערכה מוגדר במדויק על ידי:

\mu_0 = 4\pi\times 10^{-7}\frac{H}{m}\approx 1.2566\times 10^{-6}\frac{H}{m}

היא קשורה ל-\varepsilon_0 \!\ , המקדם הדיאלקטרי של הריק על ידי:

\varepsilon_0\mu_0 = \frac{1}{c^2}

כאשר c \!\ היא מהירות האור בריק.

פרמאביליות של חומר[עריכת קוד מקור | עריכה]

פרמאביליות של חומר נתונה בדרך כלל באופן יחסי לזה של הריק, כפרמאביליות יחסית \mu_r \!\ , כלומר היא מוגדרת על ידי:

\mu_{r} = \frac{\mu}{\mu_{0}}

כאשר \mu \!\ היא הפרמאביליות של החומר. בריק על פי ההגדרה מתקיים \mu_r=1 \!\ .

מתקיים: \mu = \mu_r \mu_0 = (1+\chi_m)\mu_0 \!\ , כאשר \chi_m \!\ היא הסוספטיביליות המגנטית של החומר.

מקדמי המגנטיות והסוספטיביליות המגנטית של מספר חומרים
חומר סוספטיביליות מגנטית פרמאביליות
מתכת \mu * 20,000 25,000µN/A2
ברזל של שנאי עם ρ=0.01 µΩ•m * 4000 5000µN/A2
פלדה * 700 875µN/A2
ניקל * 100 125µN/A2
פלטינה 10−4×2.65 1.2569701µN/A2
אלומיניום 10−5×2.22 1.2566650µN/A2
מימן 10−9×8
או 10−9×2.2
1.2566371µN/A2
ריק 0 1.2566371µN/A2
ספיר 10−7×2.1- 1.2566368µN/A2
נחושת 10−6×6.4-
או 10−6×9.2-
1.2566290µN/A 2
מים 10−6×8- 1.2566270µN/A2

הפרמאביליות משתנה עם צפיפות השטף, לכן הערכים הם מקורבים ותקפים רק עבור צפיפות שטף של 0.002T. בנוסף, ערכים אלו נתונים עבור תדירות אפס, כשבמציאות מקדם המגנטיות בדרך כלל תלוי תדר.

בחומרים לינאריים מתקיים: \vec{M}=\chi_m\vec{H}
כאשר \vec{M} \!\ היא המגנטיות של החומר, הנמדדת באמפר למטר (A/m)

לכן על פי ההגדרות לעיל מתקיים: \vec{B}=\mu\vec{H}=\mu_0(1 +\chi_m)\vec{H}=\mu_0(\vec{H}+\vec{M})

סיווג חומרים[עריכת קוד מקור | עריכה]

השפעת מספר סוגי חומרים על קווי השדה המגנטי החיצוני המופעל עליהם.
למעלה: חומר דיאמגנטי - קווי השדה דרכו דלילים במעט מקווי השדה שבחוץ
במרכז: חומר פאראמגנטי - קווי השדה דרכו צפופים במעט מקווי השדה שבחוץ
למטה: חומר פרומגנטי - קווי השדה דרכו צפופים באופן משמעותי מקווי השדה שבחוץ

מבחינים בין מספר סוגי חומרים:

חומרים דיאמגנטיים: חומרים שהפרמאביליות היחסית שלהם מקיימת \mu_r \leq 1 \!\ (כלומר \chi_m \leq 0). נכללים בהם כסף, נחושת, מים, זהב, עופרת ואבץ.
חומרים אלה מתאפיינים בכך שכאשר מפעילים עליהם שדה מגנטי חיצוני נוצר מומנט מגנטי מושרה המקטין במעט את השפעת השדה המגנטי. כשהשדה המגנטי החיצוני מופסק חומרים אלה אינם שומרים על המגנטיזציה שלהם.

חומרים פאראמגנטיים: חומרים שהפרמאביליות היחסית שלהם מקיימת \mu_r \geq 1 \!\ (כלומר \chi_m \geq 0). נכללים בהם אוויר, אלומיניום, מגנזיום, ופלטינה.
חומרים אלה מתאפיינים בכך שכאשר מפעילים עליהם שדה מגנטי חיצוני היונים שבתוכו מסתדרים לפי השדה החיצוני, ובכך מגדילים את השפעת השדה המגנטי. כשהשדה המגנטי החיצוני מופסק גם חומרים אלה אינם שומרים על המגנטיזציה שלהם.

חומרים פרומגנטיים: חומרים שהפרמאביליות היחסית שלהם מקיימת \mu_r \gg 1 \!\ (כלומר \chi_m \gg 1). נכללים בהם קובלט, ברזל וניקל.
כשחומרים אלה נמצאים בשדה מגנטי חיצוני הם מתמגנטים ונשארים ממוגנטים לפרק זמן מסוים גם לאחר שהחומר לא נמצא יותר בשדה. בדומה לחומרים פאראמגנטיים כאשר מפעילים עליהם שדה מגנטי חיצוני היונים שבתוכו מסתדרים לפי השדה החיצוני, ובכך מגדילים את השפעת השדה המגנטי.

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]