Ho letto allaccademia Khan della formula per calcolare le linee del campo magnetico (legge di Ampere). Alcuni materiali hanno la capacità di concentrare i campi magnetici, che è descritta da quei materiali che hanno una maggiore permeabilità. La permeabilità del vuoto è $ 4 \ pi * 10 ^ -7 $ , il che significa che può concentrare le linee del campo magnetico. Ma come può niente – non importa, energia o forza – influenzare o manipolare le onde che lo attraversano (praticamente attraverso il nulla). Voglio dire, perché la permeabilità non è 0? (Questo deriva solo dalla rigida intuizione che il vuoto non fa niente a niente perché non è niente, ignorando le coppie particella-antiparticella o cose simili molto distanti.)
Come si può vedere dalla sfocatura della domanda , Sto imparando la fisica (non un esperto) e qualsiasi risposta teorica va bene, ma le risposte che implicano una matematica complessa come il calcolo o i differenziali non sono le benvenute, ma se è necessario utilizzarle, fammi sapere.
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- Se fosse zero, non ci sarebbe campo magnetico.
Risposta
La “capacità di concentrare i campi” è, nella migliore delle ipotesi, una descrizione molto vaga di validità limitata. Descrizioni vaghe di validità limitata portano sempre a paradossi se prese troppo alla lettera.
la permeabilità magnetica è un fattore di proporzionalità nella relazione tra campo e corrente. Nello spazio libero, la relazione è $$ \ nabla \ times \ mathbf {B} = \ mu_0 \ mathbf {J} $$ Non lasciarti distrarre dalla derivata $ \ nabla $ ; il calcolo non è importante qui. Limportante è che una corrente diversa da zero produca un campo diverso da zero, anche nello spazio libero, quindi la permeabilità dello spazio libero è diversa da zero.
Allinterno di un materiale in cui parte della corrente è dovuta a cariche vincolate, la corrente associata a cariche gratuite è il ricciolo della quantità $$ \ mathbf {H} = \ frac {1} {\ mu_0} \ mathbf {B} – \ mathbf {M} $$ dove la magnetizzazione $ \ mathbf {M} $ conti per le correnti dovute a cariche legate. La permeabilità magnetica $ \ mu $ del materiale è definita dalla relazione $$ \ mathbf {H} = \ frac {1} {\ mu} \ mathbf {B}. $$ Questo ha lo scopo di far sembrare le equazioni che coinvolgono la corrente libera lequazione che coinvolge la corrente totale, con $ \ mathbf {H} $ al posto di $ \ mathbf {B} $ . Nello spazio libero, dove magn itization $ \ mathbf {M} $ è zero, le equazioni precedenti implicano $ \ mu = \ mu_0 $ .
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- Grazie per la derivazione che stavo cercando. Da dove viene il valore di quella costante da 4 * pi * 10 ^ -7 ?? È definito o scoperto da calcoli sperimentali come G (costante gravitazionale universale)?
- @Theinfinity Il valore veniva definito come $ 4 \ pi \ cdot 10 ^ {- 7} \ text {H / m} $. Ora, è determinato sperimentalmente che si trova nellincertezza del valore originale. Inoltre, nota che la permeabilità ha unità; non è adimensionale.
- Tesla per ampere. Giusto. Grazie
Risposta
Se la permeabilità al vuoto fosse zero, non ci sarebbero campi magnetici, poiché $ B \ propto \ mu_0 $ , quindi deve essere diverso da zero affinché ci siano campi magnetici. La condizione di permeabilità zero descrive in realtà i superconduttori , dove il campo magnetico è zero allinterno. Dato che hai chiesto se qualcosa fosse zero nel vuoto, vale la pena notare che esiste una quantità correlata alla permeabilità, chiamata suscettibilità magnetica , che è zero per il vuoto . Viene utilizzato per descrivere il confronto tra i media lineari e il vuoto, dalla relazione $ \ mu = \ mu_0 (1 + \ chi_m) $ , dove $ \ mu $ è la permeabilità di un mezzo con suscettibilità magnetica $ \ chi_m $ .
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- Lho capito, ma il mio dubbio è perché si chiama permeabilità del vuoto. È solo una pratica convenzionale storica o ha implicazioni pratiche?
Risposta
La permeabilità del vuoto nasce nella teoria classica dei campi dallidea che lo spazio non è un niente, ma è un qualcosa di sostanziale che supporta la nozione di campo.Appare in modo diverso nellelettrodinamica quantistica, in cui le forze elettromagnetiche possono essere viste come derivanti dallo scambio di fotoni tra particelle cariche. Sebbene sia ancora chiamata permeabilità del vuoto, gli organismi di normazione sono recentemente passati a utilizzare la costante magnetica come nome preferito per $ μ_0 $ ,
Risposta
While $ \ mu_0 $ ha il nome di permeabilità del vuoto, la sua origine è legata alle forze tra i conduttori:
$$ \ frac {F} {\ Delta L} = \ frac {\ mu_0 I_1I_2} {2 \ pi d} $$
Quello che mostrano gli esperimenti è che la forza è proporzionale alle correnti e allinverso della distanza tra i fili. È possibile impostare la costante di proporzionalità ( $ \ mu_0 $ ) come $ 1 $ . Ma in questo caso lunità di addebito deve essere modificata, perché $ I = Q / t $ .
Allinizio, quellesperimento sembra una pura roba elettrica, ma i fili conduttori deviano anche lago di una bussola, quindi la forza viene descritta come mediata da un campo magnetico prodotto dalle correnti. E cambia a seconda del materiale tra i fili.
Questo è il motivo del nome permeabilità magnetica, e perché $ \ mu_0 \ ne 1 $ per il vuoto.