Det magnetisk permeabilitet er den fysiske størrelse af materiens egenskab til at generere sit eget magnetfelt, når det er gennemsyret af et andet eksternt magnetfelt.
Begge felter: det eksterne og det eget, er overlejret, hvilket giver et resulterende felt. Det ydre felt, uafhængigt af materialet, kaldes magnetfeltstyrke H, mens overlejringen af det ydre felt plus det, der er induceret i materialet, er magnetisk induktion B.
Når det kommer til homogene og isotrope materialer, markerne H Y B de er proportionale. Og proportionalitetskonstanten (skalær og positiv) er den magnetiske permeabilitet, betegnet med det græske bogstav μ:
B = μ H
I SI International System magnetisk induktion B måles i Tesla (T), mens magnetfeltstyrke H måles i ampere over meter (A / m).
På grund af μ skal garantere dimensionel homogenitet i ligningen, enhed af μ i SI-systemet er det:
[μ] = (Tesla ⋅ meter) / Ampere = (T ⋅ m) / A
Artikelindeks
Lad os se, hvordan magnetfelter produceres, hvis absolutte værdier vi betegner med B Y H, på en spole eller magnetventil. Derfra introduceres begrebet magnetisk permeabilitet af vakuumet..
Magnetventilen består af en spiralviklet leder. Hver drejning af spiralen kaldes tur. Hvis strøm passeres jeg ved solenoiden, så har du en elektromagnet, der producerer et magnetfelt B.
Også værdien af magnetisk induktion B er større, i det omfang den nuværende jeg er stigning. Og også når tætheden af svingene stiger n (nummer N drejninger mellem længden d solenoid).
Den anden faktor, der påvirker værdien af det magnetfelt, der produceres af en solenoid, er den magnetiske permeabilitet μ af det materiale, der er indeni. Endelig er størrelsen af det nævnte felt:
B = μ. i .n = μ. i en)
Som anført i det foregående afsnit er magnetfeltintensitet H det er:
H = i. (N / d)
Det størrelsesfelt H, det afhænger kun af den cirkulerende strøm og densiteten af drejningen af solenoiden, "gennemsyrer" materialet med magnetisk permeabilitet μ, får det til at blive magnetiseret.
Derefter et samlet størrelsesfelt B, det afhænger af det materiale, der er inde i solenoiden.
Tilsvarende, hvis materialet inde i solenoiden er et vakuum, så "gennemsyrer" feltet vakuumet og frembringer et resulterende felt B. Kvotienten mellem feltet B i tomrummet og H produceret af solenoiden definerer permeabiliteten af vakuumet, hvis værdi er:
μeller = 4π x 10-7 (T⋅m) / A
Det viser sig, at den tidligere værdi var en nøjagtig definition indtil 20. maj 2019. Fra den dato blev der foretaget en revision af det internationale system, som fører til μeller måles eksperimentelt.
Men hidtil foretagne målinger indikerer, at denne værdi er ekstremt nøjagtig..
Materialer har en karakteristisk magnetisk permeabilitet. Nu er det muligt at finde magnetisk permeabilitet med andre enheder. Lad os for eksempel tage induktansenheden, som er henry (H):
1H = 1 (Tmto)/TIL.
Ved at sammenligne denne enhed med den, der blev givet i begyndelsen, ses det, at der er en lighed, selvom forskellen er den kvadratmeter, som Henry ejer. Af denne grund betragtes magnetisk permeabilitet som en induktans pr. Længdeenhed:
[μ] = H / m.
Det magnetisk permeabilitet μ er tæt knyttet til en anden fysisk egenskab ved materialer, kaldet magnetisk modtagelighed χ, som er defineret som:
μ = μeller (1 + χ)
I ovenstående udtryk μeller, er magnetisk permeabilitet af vakuum.
Det magnetisk modtagelighed χ er proportionaliteten mellem det eksterne felt H og magnetisering af materialet M.
Det er meget almindeligt at udtrykke den magnetiske permeabilitet i forhold til vakuumets permeabilitet. Det er kendt som relativ permeabilitet, og det er intet andet end kvotienten mellem materialets permeabilitet og vakuumets.
Ifølge denne definition er relativ permeabilitet enhedsløs. Men det er et nyttigt koncept at klassificere materialer.
For eksempel er materialerne ferromagnetisk, så længe dets relative permeabilitet er meget større end enhed.
På samme måde stoffer paramagnetisk har relativ permeabilitet lige over 1.
Og endelig har diamagnetiske materialer relative permeabiliteter lige under enhed. Årsagen er, at de magnetiseres på en sådan måde, at de producerer et felt, der modsætter det eksterne magnetfelt..
Det er værd at nævne, at ferromagnetiske materialer udgør et fænomen kendt som "hysterese", hvor de husker de tidligere anvendte felter. I kraft af denne egenskab kan de danne en permanent magnet.
På grund af den magnetiske hukommelse af ferromagnetiske materialer var minderne om tidlige digitale computere små ferrittoroider, der blev krydset af ledere. Der gemte, udpakkede eller slettede de indholdet (1 eller 0) i hukommelsen.
Her er nogle materialer med deres magnetiske permeabilitet i H / m og deres relative permeabilitet i parentes:
Jern: 6,3 x 10-3 (5000)
Koboltjern: 2,3 x 10-to (18000)
Nikkel-jern: 1,25 x 10-1 (100000)
Mangan-zink: 2,5 x 10-to (20000)
Kulstofstål: 1,26 x 10-4 (100)
Neodymmagnet: 1,32 x 10-5 (1.05)
Platin: 1,26 x 10-6 1.0003
Aluminium: 1,26 x 10-6 1.00002
Luft 1.256 x 10-6 (1.0000004)
Teflon 1.256 x 10-6 (1.00001)
Tør træ 1.256 x 10-6 (1.0000003)
Kobber 1,27 x 10-6 (0,999)
Rent vand 1,26 x 10-6 (0,999992)
Superleder: 0 (0)
Når man ser på værdierne i denne tabel, kan det ses, at der er en første gruppe med magnetisk permeabilitet i forhold til vakuum med høje værdier. Disse er de ferromagnetiske materialer, der er meget velegnede til fremstilling af elektromagneter til produktion af store magnetfelter.
Så har vi en anden gruppe af materialer med relativ magnetisk permeabilitet lige over 1. Disse er de paramagnetiske materialer..
Derefter kan du se materialer med relativ magnetisk permeabilitet lige under enhed. Disse er diamagnetiske materialer som rent vand og kobber.
Endelig har vi en superleder. Superledere har nul magnetisk permeabilitet, fordi det helt udelukker magnetfeltet indeni dem. Superledere er ubrugelige til at blive brugt i kernen af en elektromagnet.
Imidlertid er der ofte bygget superledende elektromagneter, men superlederen bruges i viklingen til at etablere meget høje elektriske strømme, der producerer høje magnetiske felter..
Endnu ingen kommentarer