Četl jsem v Khan akademii o vzorci pro výpočet čar magnetického pole (Ampereův zákon). Některé materiály mají schopnost koncentrovat magnetické pole, což je popsáno u materiálů, které mají vyšší propustnost. Propustnost vakua je $ 4 \ pi * 10 ^ -7 $ , což znamená, že dokáže koncentrovat čáry magnetického pole. Jak ale nemůže nic – bez ohledu na energii, energii nebo sílu – ovlivňovat nebo manipulovat s vlnami, které jimi prochází (prakticky ničím). Myslím tím, proč propustnost není 0? (Toto vychází z přísné intuice, že vakuum s ničím nedělá, protože to není nic – ignorování párů částic a antičástic nebo podobných velmi vzdálených věcí.)
Jak je patrné z nejasnosti otázky „Učím se fyziku (nejsem odborník) a jakákoli teoretická odpověď je v pořádku, ale odpovědi zahrnující složitou matematiku, jako je kalkul nebo diferenciály, jsou nevítané, ale pokud je třeba ji použít, nechte mě být informováni.
Komentáře
- Pokud by byla nula, nebylo by vůbec žádné magnetické pole.
Odpovědět
„Schopnost soustředit pole“ je v nejlepším případě velmi volným popisem omezené platnosti. Volné popisy omezené platnosti vždy vedou k paradoxům, jsou-li brány příliš doslovně.
magnetická permeabilita je faktor proporcionality ve vztahu mezi polem a proudem. Ve volném prostoru je vztah $$ \ nabla \ times \ mathbf {B} = \ mu_0 \ mathbf {J} $$ Nenechte se rozptylovat derivací $ \ nabla $ ; počet zde není důležitý. Důležité je, že nenulový proud vytváří nenulové pole, a to i ve volném prostoru, takže propustnost volného prostoru je nenulová.
Uvnitř a materiál, kde je část proudu způsobena vázanými náboji, je proudem spojeným s bezplatnými náboji zvlnění množství $$ \ mathbf {H} = \ frac {1} {\ mu_0} \ mathbf {B} – \ mathbf {M} $$ , kde účty magnetizace $ \ mathbf {M} $ pro proudy způsobené vázanými náboji. Magnetická permeabilita $ \ mu $ materiálu je definována vztahem $$ \ mathbf {H} = \ frac {1} {\ mu} \ mathbf {B}. $$ To má za cíl, aby rovnice zahrnující volný proud vypadaly jako rovnice zahrnující celkový proud, s $ \ mathbf {H} $ namísto $ \ mathbf {B} $ . Ve volném prostoru, kde magn itization $ \ mathbf {M} $ je nula, předchozí rovnice znamenají $ \ mu = \ mu_0 $ .
Komentáře
- Díky za odvození, které jsem hledal. Odkud pochází hodnota této konstanty ze 4 * pi * 10 ^ -7 ?? Je to definováno nebo zjištěno experimentálními výpočty jako G (univerzální gravitační konstanta)?
- @Theinfinity Hodnota bývala definována jako 4 $ \ pi \ cdot 10 ^ {- 7} \ text {H / m} $. Nyní je experimentálně stanoveno, že je v rámci nejistoty původní hodnoty. Všimněte si také, že propustnost má jednotky; není bezrozměrný.
- Teslovy metry na ampér. Že jo. Děkuji
Odpověď
Pokud by byla vakuová propustnost nulová, neexistovala by žádná magnetická pole, protože $ B \ propto \ mu_0 $ , musí tedy být nenulové, aby tam mohla být magnetická pole. Podmínka nulové propustnosti ve skutečnosti popisuje supravodiče , kde je magnetické pole uvnitř nulové. Jelikož jste se zeptali, zda je ve vakuu něco nulové, stojí za zmínku, že existuje množství související s propustností, které se nazývá magnetická susceptibilita , což je pro vakuum nula. . Toto se používá k popisu toho, jak jsou lineární média ve srovnání s vakuem, vztahem $ \ mu = \ mu_0 (1 + \ chi_m) $ , kde $ \ mu $ je propustnost nějakého média s magnetickou susceptibilitou $ \ chi_m $ .
Komentáře
- Pochopil jsem to, ale pochybuji, proč se tomu říká propustnost vakua. Je to jen historická konvenční praxe nebo má nějaké praktické důsledky?
Odpověď
Propustnost vakua vychází v klasické teorii pole z myšlenky, že prostor není nic, ale je věcná věc, která podporuje představu pole.V kvantové elektrodynamice, ve které lze vidět elektromagnetické síly vznikající při výměně fotonů mezi nabitými částicemi, se to jeví jinak. Ačkoli se standardním organizacím stále říká propustnost vakua, nedávno přešly na použití magnetické konstanty jako preferovaného názvu pro $ μ_0 $ ,
odpověď
While $ \ mu_0 $ má název propustnosti vakua, jeho původ souvisí se silami mezi vodiči:
$$ \ frac {F} {\ Delta L} = \ frac {\ mu_0 I_1I_2} {2 \ pi d} $$
Experimenty ukazují, že síla je úměrná proudům a inverzní vůči vzdálenosti mezi dráty. Konstantu proporcionality ( $ \ mu_0 $ ) je možné nastavit jako $ 1 $ . V tomto případě však musí být jednotka poplatku upravena, protože $ I = Q / t $ .
Zpočátku se tento experiment jeví jako čistě elektrický materiál, ale vodivé dráty také vychylují jehlu kompasu, takže síla je popsána jako zprostředkovaná magnetickým polem vytvářeným proudy. A mění se v závislosti na materiálu mezi dráty.
To je důvod názvu magnetická propustnost a proč $ \ mu_0 \ ne 1 $ pro vakuum.