خاصية النفاذية

2013 تبسيط علم الإلكترونيات

ستان جيبيليسكو

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الفيزياء

تقيس النفاذيةُ (Permeability) الطريقةَ التي تؤثر بها المادة في كثافة التدفق المغنطيسي.

يستعمل المهندسون تعبير المغنطيسي الحديدي (Ferromagnetic) لتوصيف أي مادّة تُركِّز خطوطَ التدفق المغنطيسي بالمقارنة مع تركيزها في الفراغ الحرّ. ويمكننا "مغنطة" عيّنات من مثل هذه المواد، ويوفر الحديد أكثر الأمثلة المعروفة جيداً.

مع زيادة نفاذية العينة، تزداد كذلك درجة تركيزها لخطوط التدفّق المغنطيسي. وتسمّى المادة التي تُمدّد أو تحلُّ التدفّق المغنطيسي بـالمغنطيسية المغايرة، (Diamagnetic) ويُظهر الشمع والخشب الجاف والبزموت والفضة هذه الخاصّة.

إن انحلالَ التدفق المغنطيسي في وسط ذي مغنطيسية مغايرة لا يحصل مطلقاً بدرجة كبيرة، لكن المواد المغنطيسية الحديدية يمكن أن تُركّز بشدة خطوطَ التدفق.

 

ويعبّر الفيزيائيون والمهندسون عن النفاذية المغنطيسية ويقيسونها على سلمٍ مرتبط بالفراغ الحرّ الذي يمتلك نفاذيةً تساوي بالتعريف الواحد تماماً.

لنفترض أنك تضع قلباً من الحديد على شكل قضيب ضمن وشيعة اسطوانية طويلة (تسمى وشيعة حلزونية (Solenoidal Coil)) من أجل صنع مغنطيس كهربائي (Electromagnet). تزداد كثافة التدفّق في القلب بمعدّل يتراوح بين 60 تقريباً وحتى 8000 (حسب نقاوة الحديد) بالمقارنة مع كثافة التدفّق التي يمكن أن توجد داخل نفس الوشيعة من دون الحديد. لهذا، فإنّ نفاذية الحديد يمكن أن تتراوح تقريباً من 60 إلى 8000.

وإذا استعملت سبيكةً معدنيةً خاصةَ الصياغةِ وعاليةَ النفاذيةِ كمادة قلب في مغنطيس كهربائي، فيمكنك زيادة كثافة التدفق داخل القلب بحوالي 1000000 مرّة.

يعطي الجدول 1-2 معاملات النفاذية التقريبية لعدد من المواد الشائعة.

 

يمكن أن تُبقي الموادُ ذات المغنطيسية المغايرة الأجسامَ منفصلة فيزيائياً وأن تقلل التأثيراتِ المتبادلةَ فيما بينها، وتنقل المعادنُ ذات المغنطيسية غير الحديدية مثل النحاس والألمنيوم التيارَ الكهربائي جيداً والتدفقَ المغنطيسي بشكلٍ رديء.

كما توفِّر صفائحُ هذه المعادن تحجيباً كهربائياً (Electrostatic Shielding) ساكناً مما يسمح للحقول المغنطيسية بالمرور عبرها بينما تحجب الحقول الكهربائية. إنّ شاشةً من النحاس أو الألمنيوم تتصل إلى تأريض كهربائي جيد "تَقْصِر" فعليّاً التدفّقَ الكهربائي بينما يمرُّ الحقل المغنطيسي عبرها كما لو أنه لا يوجد عائق.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]