อะไรคือความสามารถในการนำแม่เหล็ก

ภาพรวมความสามารถในการนำแม่เหล็ก

ความสามารถในการนำแม่เหล็กเป็นคุณสมบัติของวัสดุที่ทำให้พวกมันสามารถสร้างสนามแม่เหล็กภายในตัวเองและรองรับมันได้ โดยถูกแนะนำโดย Oliver Heaviside ในปี ค.ศ. 1885 เป็นการวัดว่ามีความง่ายในการให้เส้นแรงแม่เหล็กผ่านวัสดุได้มากน้อยเพียงใด ผมชอบคิดว่ามันเป็นการวัดว่ามวัสดุอยากจะเป็นแม่เหล็กมากแค่ไหน มันกำหนดว่ามวัสดุสามารถรองรับฟลักซ์แม่เหล็กได้มากแค่ไหน

คำจำกัดความและสูตร

ความสามารถในการนำแม่เหล็ก (μ) ถูกกำหนดเป็นอัตราส่วนของการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก (B) ต่อความเข้มแม่เหล็ก (H) ซึ่งแสดงด้วยสูตรดังนี้:

μ=B/H

ปริมาณสเกลาร์นี้วัดว่ามวัสดุไม่อยากให้สนามแม่เหล็กเข้าไปมากน้อยเพียงใด และมันอนุญาตให้สนามแม่เหล็กเข้าไปมากน้อยเพียงใด ความสามารถในการนำแม่เหล็กที่สูงขึ้นหมายความว่าวัสดุรองรับการเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่แข็งแรงขึ้นและปล่อยให้สนามแม่เหล็กแทรกซึมเข้าไปได้มากขึ้น

ปัจจัยที่มีผลต่อความสามารถในการนำแม่เหล็ก

ความสามารถในการนำแม่เหล็กเปลี่ยนแปลงตาม:

• ธรรมชาติและโครงสร้างของวัสดุ
• อุณหภูมิและความชื้น
• ความแรงและความถี่ของสนามแม่เหล็กที่ถูกนำไปใช้

วัสดุที่มีความสามารถในการนำแม่เหล็กสูงกว่าจะมีปฏิกิริยาแม่เหล็กที่แข็งแรงกว่า และวัสดุที่มีความสามารถในการนำแม่เหล็กต่ำกว่าจะมีปฏิกิริยาแม่เหล็กน้อยกว่า ความสามารถในการนำแม่เหล็กเป็นค่าบวกเสมอและสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามสภาพแม่เหล็กภายนอก

ความสามารถในการนำแม่เหล็กมีหลายแบบ:

• ความสามารถในการนำแม่เหล็กของอวกาศว่าง (μ₀): ระดับพื้นฐานของความสามารถในการนำแม่เหล็กในสุญญากาศ ซึ่งมักใช้เป็นอ้างอิงในการคำนวณความสามารถในการนำแม่เหล็กอื่น ๆ
• ความสามารถในการนำแม่เหล็กของสื่อ (μ): บอกคุณว่ามวัสดุไม่อยากให้สนามแม่เหล็กเข้าไปมากน้อยเพียงใด และมันอนุญาตให้สนามแม่เหล็กเข้าไปมากน้อยเพียงใด
• ความสามารถในการนำแม่เหล็กสัมพัทธ์ (μr): อัตราส่วนที่ไม่มีหน่วยบอกว่ามวัสดุไม่อยากให้สนามแม่เหล็กเข้าไปมากน้อยเพียงใด และมันอนุญาตให้สนามแม่เหล็กเข้าไปมากน้อยเพียงใด

วัสดุต่าง ๆ มีระดับความสามารถในการนำแม่เหล็กที่แตกต่างกัน ซึ่งจัดกลุ่มเป็น:

• วัสดุแม่เหล็กโดดเดี่ยว: วัสดุเหล่านี้ลดความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็กเล็กน้อยเนื่องจากความสามารถในการนำไฟฟ้าเชิงสัมพัทธ์ของพวกมันน้อยกว่าหนึ่ง ตัวอย่างเช่นคือบิสมัท
• วัสดุแม่เหล็กเชิงพาสซีฟ: วัสดุเหล่านี้ถูกแม่เหล็กอ่อนเมื่อคุณเปิดเผยให้พวกมันสัมผัสกับสนามแม่เหล็กภายนอก พวกมันมีความสามารถในการนำไฟฟ้าเชิงสัมพัทธ์ที่มากกว่าหนึ่งเล็กน้อย โพลาตินัมเป็นตัวอย่างหนึ่ง
• วัสดุแม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนติก: วัสดุเหล่านี้มีความสามารถในการนำแม่เหล็กสูง (มักมากกว่า 100,000) และมีคุณสมบัติแม่เหล็กที่แข็งแกร่งที่สุด เหล็กเป็นตัวอย่างหนึ่ง

สนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นและปฏิสัมพันธ์ของวัสดุ

วิธีที่สนามแม่เหล็กมีปฏิสัมพันธ์กับวัสดุขึ้นอยู่กับความสามารถในการนำไฟฟ้าเชิงสัมพัทธ์ของวัสดุ เมื่อคุณใช้สนามแม่เหล็กภายนอก บางวัสดุ โดยเฉพาะวัสดุแม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนติก สร้างสนามแม่เหล็กภายใน หรือแม่เหล็กที่เกิดขึ้นเอง สนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นนี้มีปฏิสัมพันธ์กับสนามภายนอก และคุณจะได้รับแรงดึงดูดทางแม่เหล็ก นั่นคือเหตุผลที่แม่เหล็กถาวรสามารถดูดวัสดุเหล็กได้

แต่วัสดุเช่นไม้ไม่สนับสนุนการเกิดสนามแม่เหล็ก (พวกมันมีความสามารถในการนำไฟฟ้าเชิงสัมพัทธ์ต่ำมาก) ดังนั้นพวกมันจึงไม่ปฏิสัมพันธ์กับแม่เหล็กและไม่ถูกดูดเข้าใกล้ ในทางตรงกันข้าม วัสดุเช่นเหล็กกล้าที่มีความสามารถในการนำไฟฟ้าสูงจะปฏิสัมพันธ์อย่างแข็งแรงกับสนามแม่เหล็กภายนอกและถูกดูดเข้าใกล้แม่เหล็ก

ความสามารถในการนำไฟฟ้าแม่เหล็กในงานประยุกต์

ความสามารถในการนำไฟฟ้าแม่เหล็กมีความสำคัญเมื่อคุณเลือกวัสดุสำหรับระบบที่มีสนามแม่เหล็ก ตัวอย่างเช่น ในหุ่นยนต์ คุณอาจมีอุปกรณ์จัดการแม่เหล็กที่ใช้ในการหยิบท่อเหล็กกล้าอ่อน เนื่องจากเหล็กกล้าอ่อนมีความสามารถในการนำไฟฟ้าแม่เหล็กสูง แต่ถ้าคุณพยายามหยิบท่อเหล็กกล้าไร้สนิม 410 ซึ่งมีความสามารถในการนำไฟฟ้าแม่เหล็กต่ำ คุณอาจไม่ได้แรงพอที่จะหยิบมันขึ้นมา คุณจะมีการจับแม่เหล็กที่อ่อนกว่า หรืออาจไม่สามารถหยิบมันขึ้นมาได้เลย

เมื่อคุณออกแบบระบบหรือผลิตภัณฑ์ที่อาศัยคุณสมบัติแม่เหล็ก คุณต้องพิจารณาความสามารถในการนำไฟฟ้าแม่เหล็กของวัสดุที่คุณใช้งานเพื่อให้แน่ใจว่ามันทำงานตามที่คุณต้องการ ไม่ว่าคุณจะต้องการวัสดุที่มีความสามารถในการนำไฟฟ้าแม่เหล็กสูงหรือต่ำ คุณจำเป็นต้องเข้าใจพฤติกรรมของพวกมันในสภาพแวดล้อมแม่เหล็ก

ความสามารถในการนำไฟฟ้าแม่เหล็กในงานประยุกต์

ความสามารถในการนำไฟฟ้าแม่เหล็กมีความสำคัญเมื่อคุณเลือกวัสดุสำหรับระบบที่มีสนามแม่เหล็ก ตัวอย่างเช่น ในหุ่นยนต์ คุณอาจมีอุปกรณ์จัดการแม่เหล็กที่ใช้ในการหยิบท่อเหล็กกล้าอ่อน เนื่องจากเหล็กกล้าอ่อนมีความสามารถในการนำไฟฟ้าแม่เหล็กสูง แต่ถ้าคุณพยายามหยิบท่อเหล็กกล้าไร้สนิม 410 ซึ่งมีความสามารถในการนำไฟฟ้าแม่เหล็กต่ำ คุณอาจไม่ได้แรงพอที่จะหยิบมันขึ้นมา คุณจะมีการจับแม่เหล็กที่อ่อนกว่า หรืออาจไม่สามารถหยิบมันขึ้นมาได้เลย

เมื่อคุณออกแบบระบบหรือผลิตภัณฑ์ที่อาศัยคุณสมบัติแม่เหล็ก คุณต้องพิจารณาความสามารถในการนำไฟฟ้าแม่เหล็กของวัสดุที่คุณใช้งานเพื่อให้แน่ใจว่ามันทำงานตามที่คุณต้องการ ไม่ว่าคุณจะต้องการวัสดุที่มีความสามารถในการนำไฟฟ้าแม่เหล็กสูงหรือต่ำ คุณจำเป็นต้องเข้าใจพฤติกรรมของพวกมันในสภาพแวดล้อมแม่เหล็ก

บทสรุป

ความสามารถในการนำไฟฟ้าแม่เหล็กเป็นสิ่งสำคัญเพราะมันบอกคุณว่าวัสดุมีปฏิสัมพันธ์อย่างไรกับสนามแม่เหล็กภายนอก มันส่งผลต่อความแรงที่สิ่งต่าง ๆ ถูกดูดเข้าหากัน และถ้าคุณกำลังออกแบบผลิตภัณฑ์หรือระบบที่ใช้แม่เหล็ก คุณต้องพิจารณาความสามารถในการนำไฟฟ้าแม่เหล็กของวัสดุที่คุณใช้งาน คุณอาจต้องการวัสดุที่มีความสามารถในการนำไฟฟ้าแม่เหล็กสูงหรือต่ำ

ความสามารถในการนำไฟฟ้าแม่เหล็กของวัสดุสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามปัจจัยต่าง ๆ เช่น อุณหภูมิและความแรงของสนามแม่เหล็กที่คุณใช้กับมัน ดังนั้นเมื่อคุณทำงานกับแม่เหล็กและออกแบบผลิตภัณฑ์ คุณต้องพิจารณาว่าความสามารถในการนำไฟฟ้าแม่เหล็กนั้นอาจเปลี่ยนแปลงได้อย่างไร เพื่อให้แม่เหล็กของคุณทำงานตามที่คุณต้องการ