ما هي النفاذية المغناطيسية؟
تُعبّر النفاذية المغناطيسية (μ) عن مدى سهولة دعم المادة لتكوّن المجال المغناطيسي داخلها. وتُعرَّف بأنها النسبة بين كثافة الفيض المغناطيسي B (مقيسة بالتسلا، T) وشدة المجال المغناطيسي المُطبَّق H (مقيسة بالأمبير لكل متر، A/m). فكلما زادت النفاذية، استطاعت المادة تركيز الفيض المغناطيسي بسهولة أكبر، ولهذا السبب يُعدّ الحديد وغيره من المواد الفيرومغناطيسية خيارًا مثاليًا لصناعة قلوب المحوّلات الكهربائية.
كيفية استخدام الحاسبة
أدخل كثافة الفيض المغناطيسي B بوحدة التسلا، وشدة المجال المغناطيسي H بوحدة الأمبير لكل متر. تقوم الحاسبة بقسمة B على H لتعطيك النفاذية المطلقة μ بوحدة الهنري لكل متر (H/m). كما تحسب النفاذية النسبية μᵣ — وهي كمية بلا أبعاد — عبر قسمة نتيجتك على نفاذية الفراغ \(\mu_0 \approx 1.25663706212\times10^{-6}\ \text{H/m}\).
شرح المعادلة
المعادلة الأساسية هي $$\mu = \frac{\text{B (T)}}{\text{H (A/m)}}$$ وبما أن B يتزايد بشكل متناسب مع H في المواد الخطية، فإن ميل منحنى B–H يمثّل النفاذية. أما في المواد غير الخطية مثل الفيرومغناطيسية، فإن قيمة μ تتغيّر بتغيّر H، ولذلك تمنحك هذه الحاسبة النفاذية عند نقطة التشغيل المحددة التي تُدخلها. وتُحسب النفاذية النسبية بالعلاقة $$\mu_r = \frac{\mu}{\mu_0}$$ وهي تُخبرك كم مرة تفوق نفاذية المادة نفاذية الفراغ.
مثال محلول
لنفترض أن مادة بلغت كثافة فيض قدرها B = 1.0 T تحت شدة مجال H = 1000 A/m. عندئذٍ تكون $$\mu = \frac{1.0}{1000} = 0.001\ \text{H/m}$$ أما النفاذية النسبية فهي $$\mu_r = \frac{0.001}{1.25663706212\times10^{-6}} \approx 795.77$$ — أي أن هذه المادة أكثر نفاذية من الفراغ بنحو 796 مرة تقريبًا.
الأسئلة الشائعة
ما الوحدات التي تظهر بها النتيجة؟ تُقاس النفاذية المطلقة بالهنري لكل متر (H/m)، أما النفاذية النسبية فهي كمية بلا أبعاد.
ما هي μ₀؟ إنها نفاذية الفراغ (الخلاء)، وتساوي تقريبًا \(1.2566\times10^{-6}\ \text{H/m}\)، وتُستخدم كأساس مرجعي لحساب النفاذية النسبية.
لماذا تكون μᵣ أكبر من 1 في الحديد؟ تقوم المواد الفيرومغناطيسية بمحاذاة مجالاتها المغناطيسية الداخلية مع المجال المُطبَّق، مما يزيد كثافة الفيض بشكل كبير وبالتالي ترتفع نفاذيتها كثيرًا فوق نفاذية الفراغ.
