पारगम्यता (विद्युत चुंबकत्व)

विद्युत चुंबकत्व में पारगम्यता चुंबकीयकरण का माप है जो किसी सामग्री को एक अनुप्रयुक्त चुंबकीय क्षेत्र की प्रतिक्रिया में प्राप्त करता है। पारगम्यता को सामान्यतः (इटैलिकाइज़्ड) ग्रीक अक्षर μ द्वारा दर्शाया जाता है। यह शब्द 1872 में विलियम थॉमसन, प्रथम बैरन केल्विन द्वारा गढ़ा गया था, और 1885 में ओलिवर हीविसाइड द्वारा परावैद्युतांक के साथ प्रयोग किया गया था। पारगम्यता का पारस्परिक चुंबकीय अनिच्छा है।

एसआई इकाइयों में, पारगम्यता को हेनरी (इकाई) प्रति मीटर (एच/एम), या समकक्ष न्यूटन (इकाई) प्रति एम्पेयर वर्ग (एन/ए2) में मापा जाता है। पारगम्यता स्थिरांक μ0, जिसे चुंबकीय स्थिरांक या मुक्त स्थान की पारगम्यता के रूप में भी जाना जाता है, मौलिक निर्वात में चुंबकीय क्षेत्र बनाते समय चुंबकीय प्रेरण और चुंबकीयकरण बल के बीच आनुपातिकता है।

सामग्रियों की बारीकी से संबंधित संपत्ति चुंबकीय संवेदनशीलता है, जो एक आयामहीन मात्रा आनुपातिकता कारक है जो एक लागू चुंबकीय क्षेत्र के उत्तर में सामग्री के चुंबकीयकरण की डिग्री को इंगित करता है।

स्पष्टीकरण

विद्युत चुंबकत्व के मैक्रोस्कोपिक फॉर्मूलेशन में, दो भिन्न-भिन्न प्रकार के चुंबकीय क्षेत्र दिखाई देते हैं:

• चुम्बकीय क्षेत्र H जो विद्युत धाराओं और विस्थापन धाराओं के आसपास उत्पन्न होता है, और विचुंबकीय क्षेत्र के ध्रुवों से भी निकलता है। H का एसआई मात्रक एम्पीयर/मीटर है।
• चुंबकीय प्रवाह घनत्व B जो लोरेंत्ज़ बल की गति को कम करके और विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के कारण विद्युत डोमेन पर वापस कार्य करता है। B की एसआई इकाई वाल्ट-सेकंड / वर्ग मीटर (टेस्लास) हैं।

पारगम्यता की अवधारणा कई सामग्रियों (और निर्वात में) से उत्पन्न होती है, किसी भी स्थान या समय पर H और B के बीच एक सरल संबंध होता है, जिसमें दो क्षेत्र एक दूसरे के ठीक आनुपातिक होते हैं:

$\mathbf {B} =\mu \mathbf {H}$,

जहां आनुपातिकता कारक μ पारगम्यता है, जो सामग्री पर निर्भर करता है। निर्वात की पारगम्यता (मुक्त स्थान की पारगम्यता के रूप में भी जाना जाता है) एक भौतिक स्थिरांक है, जिसे μ0 दर्शाया गया है। μ की एसआई इकाइयां वोल्ट-सेकंड / एम्पीयर-मीटर, समकक्ष हेनरी / मीटर हैं। सामान्यतः μ एक अदिश राशि होगी, लेकिन अनिसोट्रोपिक सामग्री के लिए, μ एक दूसरी रैंक टेन्सर हो सकती है।

चूंकि, मजबूत चुंबकीय सामग्री (जैसे लोहा, या स्थायी चुंबक) के अंदर, सामान्यतः H और B के बीच कोई सरल संबंध नहीं होता है। पारगम्यता की अवधारणा तब निरर्थक है या कम से कम केवल विशेष स्थितियों जैसे असंतृप्त चुंबकीय कोर पर लागू होती है। न केवल इन सामग्रियों में गैर-रैखिक चुंबकीय व्यवहार होता है, अपितु अधिकांशतः महत्वपूर्ण चुंबकीय हिस्टैरिसीस होता है, इसलिए B और H के बीच एकल-मूल्यवान कार्यात्मक संबंध भी नहीं होता है। चूंकि, B और H के दिए गए मान से प्रारंभ करने और क्षेत्रों को थोड़ा बदलने पर विचार करते हुए, वृद्धिशील पारगम्यता को परिभाषित करना अभी भी संभव है:

$\Delta \mathbf {B} =\mu \Delta \mathbf {H}$.

यह मानते हुए कि B और H समानांतर हैं।

विद्युत चुंबकत्व के सूक्ष्म सूत्रीकरण में, जहां H क्षेत्र की कोई अवधारणा नहीं है, वैक्यूम पारगम्यता μ0 सीधे (एसआई मैक्सवेल के समीकरणों में) एक कारक के रूप में प्रकट होता है जो कुल विद्युत धाराओं और समय-भिन्न विद्युत क्षेत्रों को B क्षेत्र से संबंधित करता है जो वे उत्पन्न करते हैं। पारगम्यता μ के साथ एक रैखिक सामग्री की चुंबकीय प्रतिक्रिया का प्रतिनिधित्व करने के लिए, यह बदले में चुंबकीयकरण M के रूप में प्रकट होता है जो B क्षेत्र के उत्तर में उत्पन्न होता है: $\mathbf {M} =\left(\mu _{0}^{-1}-\mu ^{-1}\right)\mathbf {B}$. चुंबकीयकरण बदले में कुल विद्युत प्रवाह-चुंबकत्व प्रवाह में योगदान है।

सापेक्ष पारगम्यता और चुंबकीय संवेदनशीलता

सापेक्ष पारगम्यता, प्रतीक $\mu _{\mathrm {r} }$ द्वारा निरूपित, मुक्त स्थान μ0 की पारगम्यता के लिए एक विशिष्ट माध्यम की पारगम्यता का अनुपात है:

$\mu _{\mathrm {r} }={\frac {\mu }{\mu _{0}}},$

जहाँ $\mu _{0}\approx$ 4π × 10⁻⁷ H/m मुक्त स्थान की चुंबकीय पारगम्यता है। सापेक्ष पारगम्यता के संदर्भ में, चुंबकीय संवेदनशीलता है

$\chi _{m}=\mu _{r}-1$

संख्या χm एक आयाम रहित मात्रा है, जिसे कभी-कभी वॉल्यूमेट्रिक या थोक संवेदनशीलता कहा जाता है, इसे χp (चुंबकीय द्रव्यमान या विशिष्ट संवेदनशीलता) और χM (दाढ़ या दाढ़ द्रव्यमान संवेदनशीलता) से भिन्न करने के लिए कहते हैं।

प्रतिचुम्बकत्व

Main article: प्रतिचुम्बकत्व

प्रतिचुम्बकत्व किसी वस्तु का वह गुण है जिसके कारण यह बाहरी रूप से लगाए गए चुंबकीय क्षेत्र के विरोध में एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है, जिससे एक प्रतिकारक प्रभाव उत्पन्न होता है। विशेष रूप से, एक बाहरी चुंबकीय क्षेत्र उनके परमाणु के नाभिक के चारों ओर इलेक्ट्रॉनों के कक्षीय वेग को बदल देता है, इस प्रकार चुंबकीय द्विध्रुवीय क्षण को बाहरी क्षेत्र के विपरीत दिशा में बदल देता है। प्रतिचुम्बकत्व μ0 से कम चुंबकीय पारगम्यता (1 से कम सापेक्ष पारगम्यता) वाली सामग्री हैं।

परिणाम स्वरुप, प्रतिचुंबकत्व चुंबकत्व का एक रूप है जो एक पदार्थ केवल बाहरी रूप से लागू चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में प्रदर्शित करता है। अधिकांश सामग्रियों में यह सामान्यतः अधिक कमजोर प्रभाव होता है, चूंकि अतिचालक एक मजबूत प्रभाव प्रदर्शित करते हैं।

अनुचुंबकत्व

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अनुचुंबकत्व चुंबकत्व का एक रूप है जो केवल बाहरी रूप से लागू चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में होता है। अनुचुंबकीय पदार्थ चुंबकीय क्षेत्र की ओर आकर्षित होते हैं, इसलिए सापेक्ष चुंबकीय पारगम्यता एक से अधिक (या, समतुल्य, एक सकारात्मक चुंबकीय संवेदनशीलता) होती है।

लागू क्षेत्र द्वारा प्रेरित चुंबकीय क्षण क्षेत्र की ताकत में रैखिक होता है, और यह कमजोर होता है। प्रभाव का पता लगाने के लिए सामान्यतः एक संवेदनशील विश्लेषणात्मक संतुलन की आवश्यकता होती है। फेरोमैग्नेट्स के विपरीत, पैरामैग्नेट्स बाहरी रूप से लागू चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में किसी भी चुंबकीयकरण को निरंतर नहीं रखते हैं, क्योंकि थर्मल गति के कारण स्पिन इसके बिना बेतरतीब ढंग से उन्मुख हो जाते हैं। इस प्रकार लागू क्षेत्र को हटा दिए जाने पर कुल चुंबकीयकरण शून्य हो जाता है। यहां तक कि क्षेत्र की उपस्थिति में भी, केवल एक छोटा सा प्रेरित चुंबकीयकरण होता है क्योंकि स्पिन का केवल एक छोटा अंश क्षेत्र द्वारा उन्मुख होता है। यह अंश क्षेत्र की ताकत के समानुपाती होता है और यह रैखिक निर्भरता की व्याख्या करता है। फेरोमैग्नेट के द्वारा अनुभव किया जाने वाला आकर्षण अरेखीय और बहुत मज़बूत होता है। उदाहरण के लिए, इसे रेफ्रिजरेटर पर आसानी से देखा जा सकता है।

घूर्णचुंबकत्व

घूर्णचुंबकत्व मीडिया के लिए (फैराडे रोटेशन देखें) माइक्रोवेव फ्रीक्वेंसी डोमेन में एक वैकल्पिक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के लिए चुंबकीय पारगम्यता प्रतिक्रिया को गैर-विकर्ण टेंसर के रूप में व्यक्त किया जाता है:

${\begin{aligned}\mathbf {B} (\omega )&={\begin{vmatrix}\mu _{1}&-i\mu _{2}&0\\i\mu _{2}&\mu _{1}&0\\0&0&\mu _{z}\end{vmatrix}}\mathbf {H} (\omega )\end{aligned}}$

कुछ सामान्य सामग्रियों के लिए मान

निम्न तालिका का उपयोग सावधानी के साथ किया जाना चाहिए क्योंकि फेरोमैग्नेटिक सामग्रियों की पारगम्यता क्षेत्र की ताकत के साथ बहुत भिन्न होती है। उदाहरण के लिए, 4% एसआई स्टील में 2,000 की प्रारंभिक सापेक्ष पारगम्यता (0 T पर या उसके निकट) और अधिकतम 35,000 है और, वास्तव में, पर्याप्त उच्च क्षेत्र शक्ति पर किसी भी सामग्री की सापेक्ष पारगम्यता 1 (चुंबकीय संतृप्ति पर) की ओर बढ़ती है।

चयनित सामग्रियों के लिए चुंबकीय संवेदनशीलता और पारगम्यता डेटा

मध्यम	संवेदनशीलता, वॉल्यूमेट्रिक, एसआई, χm	तुलनात्मक भेद्दता, अधिकतम., μ/μ0	पारगम्यता, μ (एच / एम)	चुंबकीय क्षेत्र	आवृत्ति, अधिकतम
निर्वात	0	1, exactly	1.25663706212 × 10−6 (μ0)
मेटग्लास 2714ए (एनीलेड)		1000000	1.26×100	At 0.5 T	100 किलोहर्ट्ज़
आयरन (99.95% शुद्ध Fe एच में एनीलेड)		200000	2.5×10−1
परमृदु	8000	100000	1.25×10−1	At 0.002 T
NANOPERM®		80000	1.0×10−1	At 0.5 T	10 किलोहर्ट्ज़
म्यू धातु		50000	6.3×10−2
म्यू धातु		20000	2.5×10−2	At 0.002 T
कोबाल्ट आयरन (उच्च पारगम्यता पट्टी सामग्री)		18000	2.3×10−2
आयरन (99.8% शुद्ध)		5000	6.3×10−3
विद्युत स्टील		4000	5.0×10−3	At 0.002 T
फेरिटिक स्टेनलेस स्टील (एनीलेड)		1000 – 1800	1.26×10−3 – 2.26×10−3
मार्टेंसिटिक स्टेनलेस स्टील (एनीलेड)		750 – 950	9.42×10−4 – 1.19×10−3
फेराइट (मैंगनीज जिंक)		350 – 20 000	4.4×10−4 – 2.51×10−2	At 0.25 mT	Approx. 100 हर्ट्ज – 4 मेगाहर्टज
फेराइट (निकल जिंक)		10 – 2300	1.26×10−5 – 2.89×10−3	At ≤ 0.25 mT	Approx. 1 किलोहर्ट्ज़ – 400 मेगाहर्टज
फेराइट (मैग्नीशियम मैंगनीज जिंक)		350 – 500	4.4×10−4 – 6.28×10−4	At 0.25 mT
फेराइट (कोबाल्ट निकल जिंक)		40 – 125	5.03×10−5 – 1.57×10−4	At 0.001 T	Approx. 2 मेगाहर्टज – 150 मेगाहर्टज
Mo-Fe-Ni पाउडर यौगिक (मोलीपर्मलॉय पाउडर, एमपीपी)		14 – 550	1.76×10−5 – 6.91×10−4		Approx. 50 हर्ट्ज – 3 मेगाहर्टज
निकल लौह चूर्ण यौगिक		14 – 160	1.76×10−5 – 2.01×10−4	At 0.001 T	Approx. 50 हर्ट्ज – 2 मेगाहर्टज
Al-Si-Fe पाउडर यौगिक (सेंडस्ट)		14 – 160	1.76×10−5 – 2.01×10−4		Approx. 50 हर्ट्ज – 5 मेगाहर्टज
लौह चूर्ण यौगिक		14 – 100	1.76×10−5 – 1.26×10−4	At 0.001 T	Approx. 50 हर्ट्ज – 220 मेगाहर्टज
सिलिकॉन लौह चूर्ण यौगिक		19 – 90	2.39×10−5 – 1.13×10−4		Approx. 50 हर्ट्ज – 40 मेगाहर्टज
कार्बोनिल लौह चूर्ण यौगिक		4 – 35	5.03×10−6 – 4.4×10−5	At 0.001 T	Approx. 20 किलोहर्ट्ज़ – 500 मेगाहर्टज
कार्बन स्टील		100	1.26×10−4	At 0.002 T
निकल		100 – 600	1.26×10−4 – 7.54×10−4	At 0.002 T
मार्टेंसिटिक स्टेनलेस स्टील (कठोर)		40 – 95	5.0×10−5 – 1.2×10−4
ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील		1.003 – 1.05	1.260×10−6 – 8.8×10−6
आपीतला चुंबक		1.05	1.32×10−6
प्लैटिनम		1.000265	1.256970×10−6
अल्युमीनियम	2.22×10−5	1.000022	1.256665×10−6
लकड़ी		1.00000043	1.25663760×10−6
वायु		1.00000037	1.25663753×10−6
कंक्रीट (सूखा)		1
हाइड्रोजन	−2.2×10−9	1.0000000	1.2566371×10−6
टेफ्लान		1.0000	1.2567×10−6
सैफायर	−2.1×10−7	0.99999976	1.2566368×10−6
ताँबा	−6.4×10−6 or −9.2×10−6	0.999994	1.256629×10−6
पानी	−8.0×10−6	0.999992	1.256627×10−6
बिस्मिथ	−1.66×10−4	0.999834	1.25643×10−6
पायरोलाइटिक कार्बन		0.9996	1.256×10−6
अतिचालक	−1	0	0

फेरोमैग्नेट्स (और फेरिमैग्नेट्स) और संबंधित पारगम्यता के लिए चुंबकत्व वक्र

एक अच्छी चुंबकीय कोर सामग्री में उच्च पारगम्यता होनी चाहिए।

निष्क्रिय चुंबकीय उत्तोलन के लिए 1 से नीचे एक सापेक्ष पारगम्यता की (एक नकारात्मक संवेदनशीलता के अनुरूप) आवश्यकता होती है।

पारगम्यता एक चुंबकीय क्षेत्र के साथ बदलती है। ऊपर दिखाए गए मान अनुमानित हैं और केवल दिखाए गए चुंबकीय क्षेत्रों पर मान्य हैं। उन्हें शून्य आवृत्ति के लिए दिया जाता है; व्यवहार में, पारगम्यता सामान्यतः आवृत्ति का एक कार्य है। जब आवृत्ति पर विचार किया जाता है, तो पारगम्यता जटिल संख्या हो सकती है, इन-फेज और आउट-ऑफ-फेज प्रतिक्रिया के अनुरूप होती है।

जटिल पारगम्यता

उच्च आवृत्ति चुंबकीय प्रभावों से निपटने के लिए एक उपयोगी उपकरण जटिल पारगम्यता है। जबकि एक रैखिक सामग्री में कम आवृत्तियों पर चुंबकीय क्षेत्र और सहायक चुंबकीय क्षेत्र कुछ स्केलर पारगम्यता के माध्यम से एक दूसरे के समानुपाती होते हैं, उच्च आवृत्तियों पर ये मात्राएँ कुछ अंतराल के साथ एक दूसरे पर प्रतिक्रिया करती है। इन क्षेत्रों को फेजर्स(इलेक्ट्रॉनिक्स) के रूप में लिखा जा सकता है, जैसे कि

$H=H_{0}e^{j\omega t}\qquad B=B_{0}e^{j\left(\omega t-\delta \right)}$

जहाँ $B$ से $H$, $\delta$ का चरण विलंब है।

पारगम्यता को चुंबकीय क्षेत्र के चुंबकीय प्रवाह घनत्व के अनुपात के रूप में समझना, चरणों के अनुपात को लिखा और सरल किया जा सकता है

$\mu ={\frac {B}{H}}={\frac {B_{0}e^{j\left(\omega t-\delta \right)}}{H_{0}e^{j\omega t}}}={\frac {B_{0}}{H_{0}}}e^{-j\delta },$

जिससे की पारगम्यता एक सम्मिश्र संख्या बन जाता है।

यूलर के सूत्र से, जटिल पारगम्यता को ध्रुवीय से आयताकार रूप में अनुवादित किया जा सकता है,

$\mu ={\frac {B_{0}}{H_{0}}}\cos(\delta )-j{\frac {B_{0}}{H_{0}}}\sin(\delta )=\mu '-j\mu ''.$

जटिल पारगम्यता के वास्तविक भाग के लिए काल्पनिक के अनुपात को हानि स्पर्शरेखा कहा जाता है,

$\tan(\delta )={\frac {\mu ''}{\mu '}},$

जो सामग्री में निहित मूल्य के बारे में बताता है कि कितनी ऊर्जा एकत्रित की जाती है।

यह भी देखें

• एंटिफेरोमैग्नेटिज्म
• प्रतिचुम्बकत्व
• विद्युत चुम्बक
• लौहचुम्बकत्व
• चुंबकीय अनिच्छा
• अनुचुम्बकत्व
• परावैद्युतांक
• एसआई विद्युत चुंबकत्व इकाइयाँ

बाहरी संबंध

• Electromagnetism - a chapter from an online textbook
• Permeability calculator
• Relative Permeability
• Magnetic Properties of Materials
• RF Cafe's Conductor Bulk Resistivity & Skin Depths