Độ thấm từ của từ trường là gì

Tổng quan về độ thấm từ

Độ từ thấm từ là một đặc tính của vật liệu cho phép chúng tạo thành một trường từ bên trong và duy trì nó. Được giới thiệu bởi Oliver Heaviside vào năm 1885, đây là một thước đo mức độ dễ dàng các đường sức từ đi qua vật liệu đó. Tôi thích nghĩ nó như mức độ vật liệu muốn bị từ hóa. Nó xác định lượng flux từ mà vật liệu có thể duy trì.

Định nghĩa và Công thức

Độ từ thấm từ (μ) được định nghĩa là tỷ số giữa cảm ứng từ (B) và cường độ từ (H). Nó được biểu diễn bằng công thức sau:

μ=B/H

Chỉ số vô hướng này đo lường mức độ vật liệu không muốn cho các trường từ đi vào và mức độ mà nó cho phép chúng đi vào. Độ từ thấm từ cao hơn có nghĩa là vật liệu hỗ trợ cảm ứng từ mạnh hơn và cho phép các trường từ xuyên qua nhiều hơn.

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ từ thấm từ

Độ từ thấm thay đổi dựa trên:

• Bản chất và cấu trúc của vật liệu
• Nhiệt độ và độ ẩm
• Cường độ và tần số của trường từ áp dụng

Vật liệu có độ từ thấm cao hơn phản ứng từ mạnh hơn, và vật liệu có độ từ thấm thấp hơn ít tương tác từ hơn. Độ từ thấm luôn là giá trị dương và có thể thay đổi dựa trên điều kiện từ trường bên ngoài.

Độ từ thấm từ có nhiều dạng khác nhau:

• Độ từ thấm của Không gian Rộng (μ₀): Mức độ cơ bản của độ từ thấm trong chân không. Chúng ta thường dùng điều này làm tham chiếu trong các phép tính độ từ thấm khác.
• Độ từ thấm của Môi trường (μ): Điều này cho biết mức độ vật liệu không muốn cho các trường từ đi vào và mức độ mà nó cho phép chúng đi vào.
• Độ từ thấm Tương đối (μr): Một tỷ lệ không có đơn vị cho biết mức độ vật liệu không muốn cho các trường từ đi vào và mức độ mà nó cho phép chúng đi vào.

Các vật liệu khác nhau có mức độ độ từ thấm từ khác nhau. Chúng được phân nhóm thành:

• Vật liệu Đẩy từ: Những vật liệu này làm giảm một chút độ cảm ứng từ vì độ thấm từ tương đối của chúng nhỏ hơn 1. Một ví dụ là bismuth.
• Vật liệu paramagnetic: Những vật liệu này bị từ hóa yếu khi bạn phơi chúng dưới một trường từ ngoài. Chúng có độ thấm từ tương đối lớn hơn 1 một chút. Platinum là một ví dụ.
• Vật liệu ferromagnetic: Những vật liệu này có độ thấm từ cao (thường hơn 100.000) và có đặc tính từ mạnh nhất. Sắt là một ví dụ.

Từ trường cảm ứng và tương tác vật liệu

Cách các trường từ tương tác với vật liệu phụ thuộc vào độ thấm từ của vật liệu đó. Khi bạn áp dụng một trường từ ngoài, một số vật liệu, đặc biệt là vật liệu ferromagnetic, tạo ra một trường từ nội bộ, hay từ trường cảm ứng. Trường cảm ứng này tương tác với trường ngoài, và bạn sẽ thấy sự hút từ. Đó là lý do tại sao nam châm vĩnh cửu có thể hút các vật liệu sắt.

Nhưng các vật liệu như gỗ không hỗ trợ sự cảm ứng của trường từ (chúng có độ thấm từ rất thấp). Vì vậy, chúng không tương tác với nam châm và không bị hút. Ngược lại, các vật liệu như thép (có độ thấm cao) tương tác mạnh với các trường từ ngoài và bị hút bởi nam châm.

Độ thấm từ trong các ứng dụng thực tế

Độ thấm từ trở nên quan trọng khi bạn chọn vật liệu cho các hệ thống có trường từ. Ví dụ, trong robot, bạn có thể có một thiết bị xử lý từ để nhặt ống thép nhẹ vì thép nhẹ có độ thấm cao. Nhưng nếu bạn cố gắng nhặt ống thép không gỉ 410 (có độ thấm thấp), có thể bạn không đủ lực để nâng nó lên. Bạn sẽ có lực hút từ yếu hơn hoặc không thể nhặt được.

Khi bạn thiết kế hệ thống hoặc sản phẩm dựa trên đặc tính từ, bạn phải xem xét độ thấm từ của vật liệu để đảm bảo nó hoạt động đúng như mong muốn. Dù bạn muốn vật liệu có độ thấm cao hay thấp, bạn cần hiểu cách chúng phản ứng trong môi trường từ tính.

Độ thấm từ trong các ứng dụng thực tế

Độ thấm từ trở nên quan trọng khi bạn chọn vật liệu cho các hệ thống có trường từ. Ví dụ, trong robot, bạn có thể có một thiết bị xử lý từ để nhặt ống thép nhẹ vì thép nhẹ có độ thấm cao. Nhưng nếu bạn cố gắng nhặt ống thép không gỉ 410 (có độ thấm thấp), có thể bạn không đủ lực để nâng nó lên. Bạn sẽ có lực hút từ yếu hơn hoặc không thể nhặt được.

Khi bạn thiết kế hệ thống hoặc sản phẩm dựa trên đặc tính từ, bạn phải xem xét độ thấm từ của vật liệu để đảm bảo nó hoạt động đúng như mong muốn. Dù bạn muốn vật liệu có độ thấm cao hay thấp, bạn cần hiểu cách chúng phản ứng trong môi trường từ tính.

Kết luận

Độ thấm từ là quan trọng vì nó cho biết vật liệu phản ứng như thế nào với các trường từ ngoài. Nó ảnh hưởng đến độ mạnh của sự hút lẫn nhau. Và nếu bạn thiết kế sản phẩm hoặc hệ thống sử dụng nam châm, bạn phải xem xét độ thấm từ của vật liệu bạn đang làm việc cùng. Bạn có thể muốn vật liệu có độ thấm cao hoặc thấp.

Độ thấm từ của vật liệu có thể thay đổi dựa trên các yếu tố như nhiệt độ và cường độ của trường mà bạn áp dụng. Vì vậy, khi làm việc với nam châm và thiết kế sản phẩm, bạn phải nghĩ đến cách độ thấm đó có thể thay đổi để nam châm hoạt động đúng như mong muốn.