Jai lu dans lacadémie Khan au sujet de la formule de calcul des lignes de champ magnétique (loi dampère). Certains matériaux ont la capacité de concentrer des champs magnétiques, ce qui est décrit par les matériaux ayant une perméabilité plus élevée. La perméabilité du vide est $ 4 \ pi * 10 ^ -7 $ , ce qui signifie quil peut concentrer les lignes de champ magnétique. Mais comment rien – peu importe la matière, lénergie ou la force – peut influencer ou manipuler les ondes qui la traversent (pratiquement à travers le néant). Je veux dire pourquoi la perméabilité nest pas 0? (Cela vient juste de lintuition rigide que le vide ne fait rien à quoi que ce soit parce que ce nest rien – en ignorant les paires particule-antiparticule ou des choses similaires très éloignées.)
Comme le montre le flou de la question , Japprends la physique (pas un expert) et toute réponse théorique est correcte mais les réponses impliquant des mathématiques complexes comme le calcul ou les différentiels ne sont pas les bienvenues, mais si cela doit être utilisé, laissez-moi être informé.
Commentaires
- Sil était nul, il ny aurait aucun champ magnétique.
Réponse
La « capacité à concentrer les champs » est, au mieux, une description très vague de validité limitée. Des descriptions vagues de validité limitée conduisent toujours à des paradoxes lorsquelles sont prises trop littéralement.
Le la perméabilité magnétique est un facteur de proportionnalité dans la relation entre le champ et le courant. Dans lespace libre, la relation est $$ \ nabla \ times \ mathbf {B} = \ mu_0 \ mathbf {J} $$ Ne vous laissez pas distraire par le dérivé $ \ nabla $ ; le calcul nest pas important ici. Limportant est quun courant non nul produit un champ non nul, même dans lespace libre, donc la perméabilité de lespace libre est non nulle.
À lintérieur dun matériau où une partie du courant est due à des charges liées, le courant associé aux charges libres est la boucle de la quantité $$ \ mathbf {H} = \ frac {1} {\ mu_0} \ mathbf {B} – \ mathbf {M} $$ où laimantation $ \ mathbf {M} $ comptes pour les courants dus aux charges liées. La perméabilité magnétique $ \ mu $ du matériau est définie par la relation $$ \ mathbf {H} = \ frac {1} {\ mu} \ mathbf {B}. $$ Ceci est destiné à faire en sorte que les équations impliquant le courant libre ressemblent à léquation impliquant le courant total, avec $ \ mathbf {H} $ à la place de $ \ mathbf {B} $ . Dans lespace libre, où le magn itization $ \ mathbf {M} $ est égal à zéro, les équations précédentes impliquent $ \ mu = \ mu_0 $ .
Commentaires
- Merci pour la dérivation que je cherchais. Doù vient la valeur de cette constante de 4 * pi * 10 ^ -7 ?? Est-il défini ou découvert par des calculs expérimentaux comme G (constante gravitationnelle universelle)?
- @Theinfinity La valeur était définie comme $ 4 \ pi \ cdot 10 ^ {- 7} \ text {H / m} $. Maintenant, il est expérimentalement déterminé comme étant dans lincertitude de la valeur dorigine. Notez également que la perméabilité a des unités; il nest pas sans dimension.
- mètres Tesla par ampère. Droit. Merci
Réponse
Si la perméabilité au vide était nulle, alors il ny aurait pas de champs magnétiques, comme $ B \ propto \ mu_0 $ , il doit donc être différent de zéro pour quil y ait des champs magnétiques. La condition de perméabilité nulle décrit en fait les supraconducteurs , où le champ magnétique est nul à lintérieur. Puisque vous vous êtes renseigné sur le fait que quelque chose est nul dans le vide, il convient de noter quil existe une quantité liée à la perméabilité, appelée susceptibilité magnétique , qui est nulle pour le vide . Ceci est utilisé pour décrire comment les médias linéaires se comparent au vide, par la relation $ \ mu = \ mu_0 (1 + \ chi_m) $ , où $ \ mu $ est la perméabilité dun support à susceptibilité magnétique $ \ chi_m $ .
Commentaires
- Jai compris cela mais mon doute est de savoir pourquoi on lappelle perméabilité du vide. Est-ce juste une pratique conventionnelle historique ou a-t-elle des implications pratiques?
Answer
La perméabilité du vide naît dans la théorie classique des champs de lidée que lespace nest pas un rien, mais est un quelque chose de substantif qui soutient la notion de champ.Elle apparaît différemment en électrodynamique quantique, dans laquelle les forces électromagnétiques peuvent être considérées comme résultant de léchange de photons entre particules chargées. Bien quelle soit toujours appelée perméabilité du vide, les organismes de normalisation ont récemment adopté la constante magnétique comme nom préféré pour $ μ_0 $ ,
Réponse
Tant que $ \ mu_0 $ porte le nom de perméabilité du vide, son origine est liée aux forces entre conducteurs:
$$ \ frac {F} {\ Delta L} = \ frac {\ mu_0 I_1I_2} {2 \ pi d} $$
Ce que les expériences montrent, cest que la force est proportionnelle aux courants et à linverse de la distance entre les fils. Il est possible de définir la constante de proportionnalité ( $ \ mu_0 $ ) comme $ 1 $ . Mais dans ce cas, lunité de charge doit être modifiée, car $ I = Q / t $ .
Au début, cette expérience semble purement électrique, mais les fils conducteurs dévient également une aiguille de boussole, donc la force est décrite comme médiée par un champ magnétique produit par les courants. Et cela change en fonction du matériau entre les fils.
Cest la raison du nom de perméabilité magnétique, et pourquoi $ \ mu_0 \ ne 1 $ pour le vide.