PERMEABILITAS MAGNETIK: KONSTANTA DAN TABEL - FISIK - 2025

The permeabilitas magnetik adalah kuantitas fisik dari properti materi untuk menghasilkan medan magnet sendiri, ketika diserap oleh medan magnet luar.

Kedua bidang: eksternal dan milik sendiri, ditumpangkan sehingga menghasilkan bidang yang dihasilkan. A, independen dari materi, bidang eksternal disebut medan magnet kekuatan H , sedangkan tumpang tindih bidang luar ditambah bahan yang diinduksi dalam induksi magnetik B .

Gambar 1. Solenoida dengan inti bahan permeabilitas magnetik μ. Sumber: Wikimedia Commons.

Ketika sampai pada bahan homogen dan isotropik, bidang H dan B proporsional. Dan konstanta proporsionalitas (skalar dan positif) adalah permeabilitas magnetik, dilambangkan dengan huruf Yunani μ:

B = μ H.

Dalam Sistem Internasional SI induksi magnet B diukur dalam Tesla (T), sedangkan intensitas medan magnet H diukur dalam Ampere over meter (A / m).

Karena μ harus menjamin homogenitas dimensi dalam persamaan, satuan μ dalam sistem SI adalah:

= (Tesla ⋅ meter) / Ampere = (T ⋅ m) / A.

Permeabilitas magnetik vakum

Mari kita lihat bagaimana medan magnet, yang nilai absolutnya kita nyatakan dengan B dan H, diproduksi dalam kumparan atau solenoida. Dari situ, konsep permeabilitas magnetik vakum akan diperkenalkan.

Solenoida terdiri dari konduktor luka spiral. Setiap putaran spiral disebut putaran. Jika saat ini dilewatkan melalui i solenoid, maka kita memiliki elektromagnet yang menghasilkan medan magnet B .

Selanjutnya nilai induksi magnet B semakin besar seiring dengan bertambahnya arus i. Dan juga ketika kerapatan lilitan n meningkat (jumlah N lilitan antara panjang d solenoida).

Faktor lain yang mempengaruhi nilai medan magnet yang dihasilkan oleh solenoida adalah permeabilitas magnet μ dari material yang ada di dalamnya. Akhirnya, besarnya bidang tersebut adalah:

B = μ. i .n = μ. di sebuah)

Seperti yang telah dikemukakan pada bagian sebelumnya, intensitas medan magnet H adalah:

H = i. (N / d)

Medan magnitudo H ini, yang hanya bergantung pada arus yang bersirkulasi dan kerapatan lilitan solenoida, "meresap" bahan permeabilitas magnetis μ, menyebabkannya menjadi termagnetisasi.

Kemudian bidang total magnitudo B dihasilkan, yang bergantung pada material yang ada di dalam solenoida.

Solenoid dalam ruang hampa

Demikian pula, jika bahan di dalam solenoida adalah ruang hampa, maka bidang H "menembus" vakum menghasilkan medan B. Hasil bagi antara bidang B dalam ruang hampa dan H yang dihasilkan oleh solenoida menentukan permeabilitas vakum. , yang nilainya:

μ o = 4π x 10 ^-7 (T⋅m) / A

Ternyata nilai sebelumnya merupakan definisi yang tepat hingga tanggal 20 Mei 2019. Sejak tanggal tersebut dilakukan revisi Sistem Internasional yang mengarah ke μ atau diukur secara eksperimental.

Namun, pengukuran yang dilakukan sejauh ini menunjukkan bahwa nilai ini sangat akurat.

Tabel permeabilitas magnetik

Bahan memiliki permeabilitas magnet yang khas. Sekarang, dimungkinkan untuk menemukan permeabilitas magnetik dengan unit lain. Sebagai contoh, ambil satuan induktansi, yaitu Henry (H):

1H = 1 (T * m ² ) / A.

Dengan membandingkan satuan ini dengan yang diberikan di awal, terlihat ada kemiripan, meskipun yang membedakan adalah meter persegi yang dimiliki Henry. Untuk alasan ini, permeabilitas magnetik dianggap sebagai induktansi per satuan panjang:

= H / m.

Permeabilitas magnetik μ terkait erat dengan properti fisik material lainnya, yang disebut kerentanan magnetik χ, yang didefinisikan sebagai:

μ = μ atau (1 + χ)

Dalam ekspresi sebelumnya μ o, adalah permeabilitas magnetik dari vakum.

Kerentanan χ magnetik adalah proporsionalitas antara medan eksternal H dan magnetisasi dari bahan M .

Permeabilitas relatif

Sangat umum untuk menyatakan permeabilitas magnetik dalam kaitannya dengan permeabilitas vakum. Ini dikenal sebagai permeabilitas relatif dan tidak lebih dari hasil bagi antara permeabilitas material dan vakum.

Menurut definisi ini, permeabilitas relatif tidak memiliki unit. Tetapi ini adalah konsep yang berguna untuk mengklasifikasikan materi.

Misalnya, bahan bersifat feromagnetik selama permeabilitas relatifnya jauh lebih besar daripada satu.

Dengan cara yang sama, zat paramagnetik memiliki permeabilitas relatif tepat di atas 1.

Dan akhirnya, bahan diamagnetik memiliki permeabilitas relatif tepat di bawah kesatuan. Alasannya adalah mereka menjadi termagnetisasi sedemikian rupa sehingga menghasilkan medan yang berlawanan dengan medan magnet luar.

Perlu disebutkan bahwa bahan feromagnetik menghadirkan fenomena yang dikenal sebagai "histeresis", di mana mereka menyimpan memori bidang yang sebelumnya diterapkan. Berdasarkan karakteristik ini, mereka dapat membentuk magnet permanen.

Gambar 2. Memori magnet ferit. Sumber: Wikimedia Commons

Karena memori magnetik bahan feromagnetik, memori komputer digital awal adalah toroid ferit kecil yang dilintasi oleh konduktor. Di sana mereka menyimpan, mengekstrak atau menghapus konten (1 atau 0) dari memori.

Bahan dan permeabilitasnya

Berikut adalah beberapa bahan, dengan permeabilitas magnetiknya dalam H / m dan permeabilitas relatifnya dalam tanda kurung:

Setrika: 6,3 x 10 ^-3 (5000)

Besi kobalt : 2,3 x 10 ^-2 (18000)

Besi nikel: 1,25 x 10 ^-1 (100000)

Mangan-seng: 2,5 x 10 ^-2 (20000)

Baja Karbon: 1,26 x 10 ^-4 (100)

Magnet neodymium: 1,32 x ^10-5 (1,05)

Platinum: 1,26 x 10 ^-6 1.0003

Aluminium: 1,26 x 10 ^-6 1,00002

Udara 1,256 x 10 ^-6 (1,0000004)

Teflon 1,256 x 10 ^-6 (1,00001)

Kayu kering 1,256 x 10 ^-6 (1,0000003)

Tembaga 1,27 x10 ^-6 (0,999)

Air murni 1,26 x 10 ^-6 (0,999992)

Superkonduktor: 0 (0)

Analisis tabel

Melihat nilai-nilai dalam tabel ini, dapat dilihat bahwa ada kelompok pertama dengan permeabilitas magnetik relatif terhadap vakum dengan nilai tinggi. Ini adalah bahan feromagnetik, sangat cocok untuk pembuatan elektromagnet untuk produksi medan magnet yang besar.

Gambar 3. Kurva B vs. H untuk bahan feromagnetik, paramagnetik dan diamagnetik. Sumber: Wikimedia Commons.

Kemudian kita memiliki kelompok bahan kedua, dengan permeabilitas magnetik relatif tepat di atas 1. Ini adalah bahan paramagnetik.

Kemudian Anda dapat melihat material dengan permeabilitas magnetik relatif tepat di bawah kesatuan. Ini adalah bahan diamagnetik seperti air murni dan tembaga.

Akhirnya kami memiliki superkonduktor. Superkonduktor memiliki permeabilitas magnet nol karena sepenuhnya mengecualikan medan magnet di dalamnya. Superkonduktor tidak berguna untuk digunakan di inti elektromagnet.

Namun, elektromagnet superkonduktor sering dibangun, tetapi superkonduktor digunakan dalam belitan untuk membentuk arus listrik yang sangat tinggi yang menghasilkan medan magnet tinggi.

Referensi

1. Dialnet. Eksperimen sederhana untuk menemukan permeabilitas magnetik. Diperoleh dari: dialnet.unirioja.es
2. Figueroa, D. (2005). Seri: Fisika untuk Sains dan Teknik. Volume 6. Elektromagnetisme. Diedit oleh Douglas Figueroa (USB). 215-221.
3. Giancoli, D. 2006. Fisika: Prinsip dengan Aplikasi. Aula Prentice Ed ke-6. 560-562.
4. Kirkpatrick, L. 2007. Fisika: Pandangan di Dunia. Edisi ringkasan ke-6. Pembelajaran Cengage. 233.
5. Youtube. Magnetisme 5 - Permeabilitas. Dipulihkan dari: youtube.com
6. Wikipedia. Medan gaya. Diperoleh dari: es.wikipedia.com
7. Wikipedia. Permeabilitas (Elektromagnetisme). Diperoleh dari: en.wikipedia.com