A Khan akadémián olvastam a mágneses térvonalak kiszámításának képletéről (Ampere törvénye). Egyes anyagok képesek koncentrálni a mágneses mezőket, amit a nagyobb permeabilitású anyagok írnak le. A vákuum átjárhatósága $ 4 \ pi * 10 ^ -7 $ , ami azt jelenti, hogy képes koncentrálni a mágneses tér vonalait. De hogyan lehet semmi – akár anyag, akár energia, akár erő – befolyásolni vagy manipulálni a rajta áthaladó hullámokat (gyakorlatilag a semmi révén). Mármint miért nem 0 az áteresztőképesség? (Ez csak abból a merev intuícióból származik, hogy a vákuum semmit sem csinál, mert semmi – figyelmen kívül hagyva a részecske-antirészecske párokat vagy hasonló nagyon távoli dolgokat.)
Amint az a kérdés homályából is kitűnik , Fizikát tanulok (nem szakértő), és minden elméleti válasz rendben van, de az olyan összetett matematikával kapcsolatos válaszok, mint a számítás vagy a differenciálok, nem kívánatosak, de ha használni kell, tájékoztasson engem. h3>
- Ha nulla lenne, egyáltalán nem lenne mágneses mező.
Válasz
A “mezők koncentrálásának képessége” a legjobb esetben a korlátozott érvényesség nagyon laza leírása. A korlátozott érvényességű laza leírások mindig paradoxonokhoz vezetnek, ha túl szó szerint vesszük őket.
A a mágneses permeabilitás arányos tényező a mező és az áram viszonyában. A szabad térben a kapcsolat $$ \ nabla \ times \ mathbf {B} = \ mu_0 \ mathbf {J} $$ Ne vonja el a figyelmét a $ \ nabla $ származék; A számítás itt nem fontos. A lényeg az, hogy a nulla értékű áram még a nulla mezőt is létrehozza, még a szabad térben is, így a szabad tér áteresztőképessége nem nulla.
A anyag, ahol az áram egy része kötött díjaknak köszönhető, a ingyenes töltésekhez társított áram a mennyiség hullámzása $$ \ mathbf {H} = \ frac {1} {\ mu_0} \ mathbf {B} – \ mathbf {M} $$ ahol a mágnesezés $ \ mathbf {M} $ a kötött töltések miatti áramokhoz. Az anyag mágneses permeabilitását $ \ mu $ a $$ \ összefüggés határozza meg. mathbf {H} = \ frac {1} {\ mu} \ mathbf {B}. $$ Ez azt jelenti, hogy a szabad áramot tartalmazó egyenletek úgy nézzenek ki, mint a teljes áramot tartalmazó egyenlet, $ \ mathbf {H} $ a $ \ mathbf {B} $ helyett. Szabad helyen, ahol a magn az itization $ \ mathbf {M} $ értéke nulla, az előző egyenletek $ \ mu = \ mu_0 $ .
Megjegyzések
- Köszönöm a keresett levezetést. Honnan származik ennek az állandónak az értéke 4 * pi * 10 ^ -7 ?? Meghatározták vagy kiderítették-e olyan kísérleti számításokkal, mint a G (univerzális gravitációs állandó)?
- @Theinfinity A értéket szokták meghatározni, mint 4 USD \ pi \ cdot 10 ^ {- 7} \ text {H / m} $. Kísérletileg megállapították, hogy az eredeti érték bizonytalanságán belül van. Vegye figyelembe azt is, hogy a permeabilitás egységekkel rendelkezik; nem dimenzió nélküli.
- Tesla méter / amper. Jobb. Köszönöm
Válasz
Ha a vákuum permeabilitása nulla lenne, akkor nem lennének mágneses mezők, mivel $ B \ propto \ mu_0 $ , tehát nem nullától eltérőnek kell lennie ahhoz, hogy mágneses mezők legyenek. A nulla permeabilitás feltétele tulajdonképpen a szupravezéreket írja le, ahol a mágneses tér nulla. Mivel arról érdeklődött, hogy valami vákuumban nulla, érdemes megjegyezni, hogy van egy permeabilitással kapcsolatos mennyiség, amelyet mágneses érzékenységnek hívnak , amely nulla a vákuum számára . Ezt használják arra, hogy leírják, hogyan viszonyulnak a lineáris adathordozók a vákuumhoz, a $ \ mu = \ mu_0 (1 + \ chi_m) $ relációval, ahol $ \ mu $ egyes mágneses érzékenységű közegek átjárhatósága $ \ chi_m $ .
Megjegyzések
- Megértettem, de kételyem az, hogy miért hívják a vákuum permeabilitásának. Csak hagyományos történelmi gyakorlatról van szó, vagy van-e gyakorlati következménye?
Válasz
A vákuum áteresztőképessége a klasszikus térelméletben abból az elképzelésből fakad, hogy a tér nem semmi, hanem egy lényegi dolog, amely támogatja a mező fogalmát.Másképp jelenik meg a kvantumelektrodinamikában, amelyben az elektromágneses erők úgy tekinthetők, mint amelyek a fotonok cseréjéből származnak a töltött részecskék között. Noha ezt még mindig a vákuum áteresztőképességének hívják, a Szabványügyi Szervezetek nemrég átálltak a mágneses állandó használatára a $ μ_0 $ ,
válasz
Míg $ \ mu_0 $ a vákuum áteresztőképességének neve, eredete a vezetők közötti erőkhöz kapcsolódik:
$$ \ frac {F} {\ Delta L} = \ frac {\ mu_0 I_1I_2} {2 \ pi d} $$
A kísérletek azt mutatják, hogy az erő arányos az áramokkal és a huzalok közötti távolság inverzére. Beállítható az arányosság állandója ( $ \ mu_0 $ ) $ 1 $ . De ebben az esetben a töltési egységet módosítani kell, mert $ I = Q / t $ .
E kísérlet eleinte tiszta elektromos dolognak tűnik, de a vezetékek vezetése iránytűtűt is elhajít, ezért az erőt az áramok által létrehozott mágneses mező közvetíti. És a vezetékek közötti anyagtól függően változik.
Ez az oka a név mágneses permeabilitásának, és miért $ \ mu_0 \ ne 1 $ a vákuumért.