Apa itu permeabilitas relatif?

Permeabilitas relatif adalah rasio permeabilitas efektif fluida tertentu pada saturasi tertentu dengan permeabilitas absolut fluida itu pada saturasi total. Jika cairan tunggal hadir dalam batu, permeabilitas relatifnya adalah 1,0. Perhitungan permeabilitas relatif memungkinkan perbandingan kemampuan yang berbeda dari cairan mengalir di hadapan satu sama lain, karena kehadiran lebih dari satu cairan umumnya menghambat aliran. Ini dihitung sebagai rasio antara permeabilitas bahan yang diteliti dan bahan referensi. Oleh karena itu, itu adalah besaran yang tidak memiliki dimensi.

Secara umum berbicara tentang permeabilitas kita memikirkan aliran cairan, umumnya air. Tetapi ada juga unsur lain yang mampu melewati zat, misalnya medan magnet. Dalam hal ini kita berbicara tentang permeabilitas magnetik dan permeabilitas magnetik relatif.

Nikel memiliki permeabilitas magnet yang relatif tinggi, itulah sebabnya koin melekat kuat pada magnet. Sumber: Pixabay.com.

Permeabilitas bahan adalah sifat yang sangat menarik, terlepas dari jenis aliran yang melewatinya. Berkat itu, dimungkinkan untuk mengantisipasi bagaimana bahan-bahan ini akan berperilaku dalam keadaan yang sangat bervariasi.

Misalnya, permeabilitas tanah sangat penting ketika membangun struktur seperti saluran air, trotoar, dan lainnya. Bahkan untuk tanaman, permeabilitas tanah relevan.

Untuk kehidupan, permeabilitas membran sel memungkinkan sel untuk selektif, dengan membiarkan zat yang diperlukan seperti nutrisi melewati dan menolak orang lain yang mungkin berbahaya.

Mengenai permeabilitas magnet relatif, ini memberi kita informasi tentang respons bahan terhadap medan magnet yang disebabkan oleh magnet atau kabel hidup. Unsur-unsur seperti itu berlimpah dalam teknologi yang mengelilingi kita, jadi ada baiknya menyelidiki apa pengaruhnya terhadap bahan.

Permeabilitas magnetik relatif

Kegunaan yang sangat menarik dari gelombang elektromagnetik adalah untuk memfasilitasi eksplorasi minyak. Hal ini didasarkan pada mengetahui seberapa besar gelombang mampu menembus lapisan tanah sebelum dilemahkan olehnya.

Ini memberikan gambaran yang baik tentang jenis batuan yang berada di tempat tertentu, karena setiap batuan memiliki permeabilitas magnetik relatif yang berbeda, tergantung pada komposisinya.

Seperti yang telah dikatakan di awal, setiap kali seseorang berbicara tentang permeabilitas relatif, istilah “relatif” membutuhkan perbandingan besaran yang bersangkutan dari bahan tertentu, dengan bahan lain yang berfungsi sebagai referensi.

Ini selalu berlaku, terlepas dari apakah itu permeabilitas terhadap cairan atau medan magnet.

Vakum memiliki permeabilitas, karena gelombang elektromagnetik tidak memiliki masalah bergerak di sana. Ini adalah ide yang baik untuk mengambil ini sebagai nilai referensi untuk menemukan permeabilitas magnetik relatif dari bahan apapun.

Permeabilitas ruang hampa tidak lain adalah konstanta terkenal dari hukum Biot-Savart, yang digunakan untuk menghitung vektor induksi magnetik. Nilainya adalah:

μ o = 4π. 10 -7 Tm / A (Tesla. Meter / Ampere).

Konstanta ini adalah bagian dari alam dan terkait, bersama dengan permitivitas listrik, dengan nilai kecepatan cahaya dalam ruang hampa.

Untuk mencari permeabilitas magnetik relatif, Anda harus membandingkan respons magnetik suatu bahan di dua media yang berbeda, salah satunya adalah vakum.

Dalam menghitung induksi magnet B dari kawat dalam ruang hampa, ditemukan bahwa besarnya adalah:

Dan permeabilitas relatif μ r medium mengatakan adalah hasil bagi antara B dan B o : μ r = B / B o . Ini adalah kuantitas tanpa dimensi, seperti yang Anda lihat.

Klasifikasi bahan menurut permeabilitas magnetik relatifnya

Permeabilitas magnetik relatif adalah kuantitas tak berdimensi dan positif, menjadi hasil bagi dua kuantitas positif pada gilirannya. Ingatlah bahwa modulus vektor selalu lebih besar dari 0.

μ r = B / B o = μ / μ o

= r . μ atau

Besaran ini menggambarkan bagaimana respons magnetik suatu medium dibandingkan dengan respons dalam ruang hampa.

Sekarang, permeabilitas magnetik relatif bisa sama dengan 1, kurang dari 1 atau lebih besar dari 1. Itu tergantung pada bahan yang bersangkutan dan juga pada suhu.

  • Jelas bahwa jika μ r = 1 medium adalah vakum.
  • Jika kurang dari 1 itu adalah bahan diamagnetik
  • Jika lebih besar dari 1, tetapi tidak banyak, bahan tersebut bersifat paramagnetik
  • Dan jika jauh lebih besar dari 1, bahan tersebut feromagnetik.

Suhu memainkan peran penting dalam permeabilitas magnetik suatu material. Sebenarnya nilai ini tidak selalu konstan. Ketika suhu suatu material meningkat, ia menjadi tidak teratur secara internal, sehingga respons magnetiknya menurun.

Bahan diamagnetik dan paramagnetik

Bahan diamagnetik merespons medan magnet secara negatif dan menolaknya. Michael Faraday (1791-1867) menemukan sifat ini pada tahun 1846, ketika ia menemukan bahwa sepotong bismut ditolak oleh salah satu kutub magnet.

Entah bagaimana, medan magnet magnet menginduksi medan dalam arah yang berlawanan di dalam bismut. Namun, sifat ini tidak eksklusif untuk unsur ini. Semua bahan memilikinya sampai batas tertentu.

Hal ini dimungkinkan untuk menunjukkan bahwa magnetisasi bersih dalam bahan diamagnetik tergantung pada ciri-ciri elektron. Dan elektron adalah bagian dari atom dari bahan apa pun, sehingga semuanya dapat memiliki respons diamagnetik di beberapa titik.

Air, gas mulia, emas, tembaga dan banyak lagi adalah bahan diamagnetik.

Di sisi lain, bahan paramagnetik memiliki beberapa magnetisasinya sendiri. Itulah sebabnya mereka dapat merespons secara positif medan magnet magnet, misalnya. Mereka memiliki permeabilitas magnetik yang mirip dengan nilai atau .

Di dekat magnet, mereka dapat menjadi magnet juga dan menjadi magnet dengan sendirinya, tetapi efek ini menghilang ketika magnet asli dihilangkan dari sekitarnya. Aluminium dan magnesium adalah contoh bahan paramagnetik.

Bahan yang benar-benar magnetis: feromagnetisme

Zat paramagnetik adalah yang paling melimpah di alam. Namun ada bahan yang mudah tertarik dengan magnet permanen.

Mereka mampu memperoleh magnetisasi sendiri. Ini adalah besi, nikel, kobalt, dan tanah jarang seperti gadolinium dan disprosium. Selain itu, beberapa paduan dan senyawa antara mineral ini dan lainnya dikenal sebagai bahan feromagnetik.

Jenis material ini mengalami respons magnet yang sangat kuat terhadap medan magnet luar, seperti magnet, misalnya. Inilah sebabnya mengapa koin nikel menempel pada magnet batang. Dan pada gilirannya magnet batang menempel pada lemari es.

Permeabilitas magnetik relatif bahan feromagnetik jauh lebih tinggi dari 1. Di dalamnya ada magnet kecil yang disebut dipol magnetik. Saat dipol magnetik ini sejajar, mereka mengintensifkan efek magnetik di dalam bahan feromagnetik.

Ketika dipol magnet ini berada di hadapan medan eksternal, mereka dengan cepat menyelaraskan diri dengannya dan material menempel pada magnet. Meskipun medan eksternal ditekan, dengan menggerakkan magnet menjauh, magnetisasi remanen tetap berada di dalam material.

Suhu tinggi menyebabkan gangguan internal pada semua zat, menghasilkan apa yang disebut “agitasi termal.” Dengan panas, dipol magnetik kehilangan keselarasannya dan efek magnetik secara bertahap menghilang.

Suhu Curie adalah suhu di mana efek magnet benar-benar hilang dari suatu material. Pada nilai kritis ini, zat feromagnetik menjadi paramagnetik.

Perangkat untuk menyimpan data, seperti pita magnetik dan memori magnetik, memanfaatkan feromagnetisme. Juga dengan bahan ini magnet intensitas tinggi diproduksi dengan banyak kegunaan dalam penelitian.

Referensi

  1. Tipler, P., Mosca G. (2003). Fisika untuk Sains dan Teknologi, Jilid 2. Redaksi Kembali. Halaman 810-821.
  2. Zapata, F. (2003). Kajian mineralogi yang terkait dengan sumur minyak Guafita 8x milik lapangan Guafita (Apure State) melalui pengukuran Susceptibility Magnetik dan Spektroskopi Mossbauer. Tesis gelar. Universitas Pusat Venezuela.

Fisika modern – apa yang dipelajari juga cabangnya
Tegangan normal: terdiri dari apa, bagaimana cara menghitungnya, contoh
Permitivitas listrik – apa itu, rumus, percobaan
Kalor sensibel: konsep, rumus, dan latihan yang diselesaikan