पारगम्यता (विद्युत चुंबकत्व)

विद्युत चुंबकत्व में, पारगम्यता चुंबकीयकरण का माप है जो एक सामग्री एक लागू चुंबकीय क्षेत्र के जवाब में प्राप्त करती है। पारगम्यता को आमतौर पर (इटैलिकाइज्ड) ग्रीक अक्षर म्यू (अक्षर)|μ द्वारा दर्शाया जाता है। यह शब्द सितंबर 1885 में ओलिवर हीविसाइड द्वारा गढ़ा गया था। पारगम्यता का पारस्परिक चुंबकीय अनिच्छा है।

एसआई इकाइयों में, पारगम्यता को हेनरी (इकाई) प्रति मीटर (एच/एम) में मापा जाता है, या समकक्ष न्यूटन (इकाई) प्रति एम्पेयर वर्ग (एन/ए) में मापा जाता है^{2</सुप>)। पारगम्यता स्थिरांक μ₀, जिसे चुंबकीय स्थिरांक या मुक्त स्थान की पारगम्यता के रूप में भी जाना जाता है, एक शास्त्रीय निर्वात में चुंबकीय क्षेत्र बनाते समय चुंबकीय प्रेरण और चुंबकीय बल के बीच आनुपातिकता है।}

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

स्पष्टीकरण

मैक्सवेल के समीकरण # मैक्रोस्कोपिक फॉर्मूलेशन में, दो अलग-अलग प्रकार के चुंबकीय क्षेत्र दिखाई देते हैं:

• चुंबकीय क्षेत्र#एच-फील्ड एच जो विद्युत धाराओं और विस्थापन धारा ओं के आसपास उत्पन्न होता है, और विचुंबकीय क्षेत्र भी। H का SI मात्रक एम्पीयर/मीटर है।
• चुंबकीय क्षेत्र # बी-फील्ड बी जो लोरेंत्ज़ बल द्वारा विद्युत डोमेन पर वापस कार्य करता है और विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का कारण बनता है। B की SI इकाइयाँ वाल्ट -सेकंड/वर्ग मीटर (टेस्ला (इकाई) s) हैं।

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

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

जहां आनुपातिकता कारक μ पारगम्यता है, जो सामग्री पर निर्भर करता है। निर्वात की पारगम्यता (जिसे मुक्त स्थान की पारगम्यता के रूप में भी जाना जाता है) एक भौतिक स्थिरांक है, जिसे μ . कहा जाता है₀. μ की SI इकाइयाँ वोल्ट-सेकंड/एम्पीयर-मीटर, समान रूप से हेनरी (इकाई)/मीटर हैं। आमतौर पर μ एक अदिश राशि होगी, लेकिन अनिसोट्रोपिक सामग्री के लिए, μ दूसरी रैंक का टेन्सर हो सकता है।

हालांकि, मजबूत चुंबकीय सामग्री (जैसे लोहा, या स्थायी चुंबक ) के अंदर, आमतौर पर 'एच' और 'बी' के बीच कोई साधारण संबंध नहीं होता है। पारगम्यता की अवधारणा तब निरर्थक है या कम से कम केवल असंतृप्त चुंबकीय कोर जैसे विशेष मामलों पर लागू होती है। इन सामग्रियों में न केवल अरेखीय चुंबकीय व्यवहार होता है, बल्कि अक्सर महत्वपूर्ण चुंबकीय हिस्टैरिसीस होता है, इसलिए 'बी' और 'एच' के बीच एक एकल-मूल्यवान कार्यात्मक संबंध भी नहीं होता है। हालांकि, 'बी' और 'एच' के दिए गए मान से शुरू करने और क्षेत्रों को थोड़ा बदलने पर विचार करते हुए, एक 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।

मैक्सवेल के समीकरणों में, जहां एच 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 उनके द्वारा उत्पन्न बी क्षेत्र से संबंधित करता है। पारगम्यता μ के साथ एक रैखिक सामग्री की चुंबकीय प्रतिक्रिया का प्रतिनिधित्व करने के लिए, यह इसके बजाय एक चुंबकीयकरण एम के रूप में प्रकट होता है जो बी क्षेत्र के जवाब में उत्पन्न होता है: $\mathbf {M} =\left(\mu _{0}^{-1}-\mu ^{-1}\right)\mathbf {B}$. बदले में चुंबकीयकरण कुल विद्युत प्रवाह-चुंबकीयकरण वर्तमान में योगदान देता है।

सापेक्ष पारगम्यता और चुंबकीय संवेदनशीलता

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

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

कहाँ पे $\mu _{0}\approx$ 4π × 10⁻⁷ H/m वैक्यूम पारगम्यता है। सापेक्ष पारगम्यता के संदर्भ में, चुंबकीय संवेदनशीलता है

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

संख्या_m एक आयामहीन मात्रा है, जिसे कभी-कभी वॉल्यूमेट्रिक या थोक संवेदनशीलता कहा जाता है, इसे χ . से अलग करने के लिए_p (चुंबकीय द्रव्यमान या विशिष्ट संवेदनशीलता) और_M (दाढ़ या दाढ़ द्रव्यमान संवेदनशीलता)।

प्रतिचुम्बकत्व

Main article: Diamagnetism

प्रतिचुंबकत्व किसी वस्तु का वह गुण है जिसके कारण वह 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 बाहरी क्षेत्र के विपरीत दिशा में चुंबकीय द्विध्रुवीय क्षण को बदल देता है। Diamagnets μ . से कम चुंबकीय पारगम्यता वाली सामग्री हैं₀ (एक सापेक्ष पारगम्यता 1 से कम)।

नतीजतन, प्रतिचुंबकत्व चुंबकत्व का एक रूप है जो एक पदार्थ केवल बाहरी रूप से लागू चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में प्रदर्शित होता है। अधिकांश सामग्रियों में यह आमतौर पर काफी कमजोर प्रभाव होता है, हालांकि अतिचालक ्स एक मजबूत प्रभाव प्रदर्शित करते हैं।

प्रतिचुंबकत्व

Main article: Paramagnetism

अनुचुंबकत्व चुंबकत्व का एक रूप है जो केवल बाहरी रूप से लागू चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में होता है। अनुचुंबकीय पदार्थ चुंबकीय क्षेत्रों की ओर आकर्षित होते हैं, इसलिए उनकी सापेक्ष चुंबकीय पारगम्यता 1 (संख्या) (या, समकक्ष, एक सकारात्मक चुंबकीय संवेदनशीलता) से अधिक होती है।

लागू क्षेत्र द्वारा प्रेरित चुंबकीय क्षण क्षेत्र की ताकत में रैखिक है, और यह कमजोर है। प्रभाव का पता लगाने के लिए आमतौर पर एक संवेदनशील विश्लेषणात्मक संतुलन की आवश्यकता होती है। लौह चुम्बकत्व के विपरीत, पैरामैग्नेट बाहरी रूप से लागू चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में किसी भी चुंबकीयकरण को बरकरार नहीं रखता है, क्योंकि थर्मल गति स्पिन को इसके बिना यादृच्छिक रूप से उन्मुख होने का कारण बनती है। इस प्रकार लागू क्षेत्र को हटा दिए जाने पर कुल चुंबकीयकरण शून्य हो जाएगा। क्षेत्र की उपस्थिति में भी, केवल एक छोटा प्रेरित चुंबकीयकरण होता है क्योंकि स्पिन का केवल एक छोटा सा अंश क्षेत्र द्वारा उन्मुख होगा। यह अंश क्षेत्र शक्ति के समानुपाती होता है और यह रैखिक निर्भरता की व्याख्या करता है। फेरोमैग्नेट्स द्वारा अनुभव किया गया आकर्षण गैर-रैखिक और अधिक मजबूत होता है ताकि इसे आसानी से देखा जा सके, उदाहरण के लिए, किसी के रेफ्रिजरेटर पर चुंबक में।

जाइरोमैग्नेटिज्म

जाइरोमैग्नेटिक मीडिया के लिए (फैराडे रोटेशन देखें) माइक्रोवेव फ़्रीक्वेंसी डोमेन में एक वैकल्पिक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के लिए चुंबकीय पारगम्यता प्रतिक्रिया को एक 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 सामग्री की पारगम्यता क्षेत्र की ताकत के साथ बहुत भिन्न होती है। उदाहरण के लिए, 4% Si स्टील में 2,000 की प्रारंभिक सापेक्ष पारगम्यता (0 T पर या उसके पास) और अधिकतम 35,000 है और, वास्तव में, पर्याप्त रूप से उच्च क्षेत्र की ताकत पर किसी भी सामग्री की सापेक्ष पारगम्यता 1 (चुंबकीय संतृप्ति पर) की ओर बढ़ती है।

Magnetic susceptibility and permeability data for selected materials

Medium	Susceptibility, volumetric, SI, χm	Relative permeability, max., μ/μ0	Permeability, μ (H/m)	Magnetic field	Frequency, max.
Vacuum	0	1, exactly	1.25663706212 × 10−6 (μ0)
Metglas 2714A (annealed)		1000000	1.26×100	At 0.5 T	100 kHz
Iron (99.95% pure Fe annealed in H)		200000	2.5×10−1
Permalloy	8000	100000	1.25×10−1	At 0.002 T
NANOPERM®		80000	1.0×10−1	At 0.5 T	10 kHz
Mu-metal		50000	6.3×10−2
Mu-metal		20000	2.5×10−2	At 0.002 T
Cobalt-iron (high permeability strip material)		18000	2.3×10−2
Iron (99.8% pure)		5000	6.3×10−3
Electrical steel		4000	5.0×10−3	At 0.002 T
Ferritic stainless steel (annealed)		1000 – 1800	1.26×10−3 – 2.26×10−3
Martensitic stainless steel (annealed)		750 – 950	9.42×10−4 – 1.19×10−3
Ferrite (manganese zinc)		350 – 20 000	4.4×10−4 – 2.51×10−2	At 0.25 mT	Approx. 100 Hz – 4 MHz
Ferrite (nickel zinc)		10 – 2300	1.26×10−5 – 2.89×10−3	At ≤ 0.25 mT	Approx. 1 kHz – 400 MHz
Ferrite (magnesium manganese zinc)		350 – 500	4.4×10−4 – 6.28×10−4	At 0.25 mT
Ferrite (cobalt nickel zinc)		40 – 125	5.03×10−5 – 1.57×10−4	At 0.001 T	Approx. 2 MHz – 150 MHz
Mo-Fe-Ni powder compound (molypermalloy powder, MPP)		14 – 550	1.76×10−5 – 6.91×10−4		Approx. 50 Hz – 3 MHz
Nickel iron powder compound		14 – 160	1.76×10−5 – 2.01×10−4	At 0.001 T	Approx. 50 Hz – 2 MHz
Al-Si-Fe powder compound (Sendust)		14 – 160	1.76×10−5 – 2.01×10−4		Approx. 50 Hz – 5 MHz
Iron powder compound		14 – 100	1.76×10−5 – 1.26×10−4	At 0.001 T	Approx. 50 Hz – 220 MHz
Silicon iron powder compound		19 – 90	2.39×10−5 – 1.13×10−4		Approx. 50 Hz – 40 MHz
Carbonyl iron powder compound		4 – 35	5.03×10−6 – 4.4×10−5	At 0.001 T	Approx. 20 kHz – 500 MHz
Carbon steel		100	1.26×10−4	At 0.002 T
Nickel		100 – 600	1.26×10−4 – 7.54×10−4	At 0.002 T
Martensitic stainless steel (hardened)		40 – 95	5.0×10−5 – 1.2×10−4
Austenitic stainless steel		1.003 – 1.05	1.260×10−6 – 8.8×10−6
Neodymium magnet		1.05	1.32×10−6
Platinum		1.000265	1.256970×10−6
Aluminum	2.22×10−5	1.000022	1.256665×10−6
Wood		1.00000043	1.25663760×10−6
Air		1.00000037	1.25663753×10−6
Concrete (dry)		1
Hydrogen	−2.2×10−9	1.0000000	1.2566371×10−6
Teflon		1.0000	1.2567×10−6
Sapphire	−2.1×10−7	0.99999976	1.2566368×10−6
Copper	−6.4×10−6 or −9.2×10−6	0.999994	1.256629×10−6
Water	−8.0×10−6	0.999992	1.256627×10−6
Bismuth	−1.66×10−4	0.999834	1.25643×10−6
Pyrolytic carbon		0.9996	1.256×10−6
Superconductors	−1	0	0

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

एक अच्छा चुंबकीय कोर#चुंबकीय कोर सामग्री में उच्च पारगम्यता होनी चाहिए। निष्क्रिय चुंबकीय उत्तोलन के लिए 1 से नीचे एक सापेक्ष पारगम्यता की आवश्यकता होती है (एक नकारात्मक संवेदनशीलता के अनुरूप)।

चुंबकीय क्षेत्र के साथ पारगम्यता भिन्न होती है। ऊपर दिखाए गए मान अनुमानित हैं और केवल दिखाए गए चुंबकीय क्षेत्रों में मान्य हैं। वे शून्य आवृत्ति के लिए दिए गए हैं; व्यवहार में, पारगम्यता आम तौर पर आवृत्ति का एक कार्य है। जब आवृत्ति पर विचार किया जाता है, तो पारगम्यता जटिल संख्या हो सकती है, जो 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 अदिश पारगम्यता के माध्यम से एक दूसरे के समानुपाती होते हैं, उच्च आवृत्तियों पर ये मात्रा कुछ अंतराल समय के साथ एक दूसरे पर प्रतिक्रिया करेगी। इन क्षेत्रों को फासर (इलेक्ट्रॉनिक्स) के रूप में लिखा जा सकता है, जैसे कि

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

कहाँ पे $\delta$ का चरण विलंब है $B$ से $H$.

चुंबकीय क्षेत्र के चुंबकीय प्रवाह घनत्व के अनुपात के रूप में पारगम्यता को समझते हुए, चरण के अनुपात को लिखा और सरल किया जा सकता है

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

ताकि पारगम्यता एक सम्मिश्र संख्या बन जाए।

यूलर के सूत्र द्वारा, 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 काल्पनिक अनुपात को हानि स्पर्शरेखा कहा जाता है,

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

जो इस बात का माप प्रदान करता है कि सामग्री में कितनी शक्ति खो गई है बनाम कितना संग्रहीत है।

यह भी देखें

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

इस पृष्ठ में अनुपलब्ध आंतरिक कड़ियों की सूची

• आकर्षण संस्कार
• तथा
• खालीपन
• इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन
• चुंबकीयकरण धारा
• चुम्बकीय भेद्यता
• तापीय गति
• हानि वाली स्पर्शरेखा
• परमचुंबकत्व

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