נגישות
headline
Error processing SSI file




חלחלות מגנטית


בפרקים הקודמים ראינו כיצד נוצר שדה מגנטי בתוך סליל מוליך בו זורם זרם חשמלי.

שדה מגנטי בתוך סליל


קווי השדה המגנטי שנוצר עוברים בתוך החלל שבתוך הסליל, במקרה הזה אוויר.

האוויר משמש כתווך בו נעים קווי השדה המגנטי.

כעת נשאלת השאלה האם יש דרך בה ניתן "להקל" על השדה המגנטי ולספק תווך אחר שייתן עוצמת שדה מגנטי גדולה יותר, זאת מבלי לשנות את עוצמת הזרם החשמלי הזורם בסליל.

מסתבר שלחומרים שונים יש חלחלות מגנטית שונה. חלחלות היא תכונת המוליכות המגנטית של החומר ומהווה מדד למידת הקלות או הקושי בו קווי השדה המגנטי מחלחלים בתוכו ועוברים דרכו. ברוב החומרים השדה המגנטי מחלחל באופן "גרוע" והללו גורמים להקטנת עוצמת השדה החשמלי כשהוא עובר דרכם.

תכונת החלחלות המגנטית (הנקראת גם פרמביליות של החומר) מסומנת באות μ. החלחלות של הריק מסומנת על-ידי μ0 וערכה היא,

μ0 = 4π∙10-7 [T∙m/A] ≈ 1.256∙10-6 [T∙m/A]

T – יחידת שדה מגנטי של טסלה
m – יחידת אורך של מטר
A – יחידת זרם של אמפר

זוהי מידת החלחלות של הריק, אך בקירוב טוב ניתן להשתמש בערך זה גם כמידת החלחלות של האוויר. מעתה והלאה נתייחס למידת החלחלות של האוויר כזהה לזו של ריק.

לברזל-רך ולמתכות שונות המשמשים גם כמוליכים טובים מבחינה חשמלית ומבחינת הולכת חום יש חלחלות מגנטית טובה יותר משל האוויר. החלחלות המגנטית של כל חומר, המסומנת μr, נמדדת באופן יחסי (relative – מכאן הסימון r) לחלחלות המגנטית של הריק/האוויר.

כלומר, החלחלות μr, הניתנת לכל סוג שונה של חומר, היא מספר חסר יחידות המהווה רק כגורם הכפלה בחלחלות המגנטית של הריק/האוויר μ0. תוצאת המכפלה של שניהם תיתן את מידת החלחלות של החומר.

למשל, ידוע לנו כי השדה המגנטי B הנוצר במרכז כריכה מעגלית, שרדיוסה R, המוליכה זרם חשמלי I והנמצאת באוויר הוא,

B = μ0 I / (2R)

אם נכרוך את הכריכה סביב דסקית עשויה מברזל-רך שהחלחלות המגנטית היחסית שלו היא μr, אז נקבל שהשדה המגנטי הנוצר במרכז הכריכה – במרכז הדסקית הוא,

B = μ0 μr I / (2R)

בטבלה הבאה מרוכזים מידת החלחלות היחסית של חומרים שונים:

חומרμr
ריק1
אוויר1.00000037
עץ1.00000043
אלומיניום1.000022
מים0.999992
נחושת0.999994
ניקל100 - 600
פלדה4,000 - 750
מתכת20,000 – 50,000
ברזל200,000

מהטבלה ניתן לראות על נקל שחומרים כמו פלדה, מתכת ובעיקר ברזל מהווים מקור טוב ליצירת ליבות פנים לסלילים כדי להשיג מהם עוצמת שדה מגנטי גבוהה יותר.

[לפרק הקודם | לפרק הבא]

[ עמוד ראשי - מגנטיות | חשמל ומגנטיות - המעגל המגנטי : חלחלות מגנטית | המעגל המגנטי | עוצמת השדה המגנטי | עקומת המגנוט ולולאת המגנוט | חוקי קירכהוף במעגל המגנטי | זרמי מערבולת | סיכום ]