permeabilitatea magnetică este cantitatea fizică a proprietății materiei de a-și genera propriul câmp magnetic, atunci când este pătrunsă de un alt câmp magnetic extern.
Ambele câmpuri: externe și proprii, se suprapun dând un câmp rezultat. Câmpul exterior, independent de material, este numit intensitatea câmpului magnetic H, în timp ce suprapunerea câmpului exterior plus cel indus în material este inducție magnetică B.
Când vine vorba de materiale omogene și izotrope, câmpurile H Da B sunt proporționale. Și constanta proporționalității (scalară și pozitivă) este permeabilitatea magnetică, notată cu litera greacă μ:
B = μ H
În sistemul internațional SI inducție magnetică B este măsurat în Tesla (T), în timp ce puterea câmpului magnetic H se măsoară în ampere peste metru (A / m).
Având în vedere μ trebuie să garanteze omogenitatea dimensională în ecuație, unitatea de μ în sistemul SI este:
[μ] = (Tesla ⋅ metru) / Ampere = (T ⋅ m) / A
Indice articol
Să vedem cum sunt produse câmpurile magnetice, ale căror valori absolute le denotăm B Da H, pe o bobină sau solenoid. De acolo, va fi introdus conceptul de permeabilitate magnetică a vidului..
Solenoidul este format dintr-un conductor înfășurat în spirală. Fiecare rotire a spiralei este numită întoarce. Dacă curentul este trecut eu de către solenoid, atunci aveți un electromagnet care produce un câmp magnetic B.
De asemenea, valoarea inducției magnetice B este mai mare, în măsura în care curentul eu este creștere. Și, de asemenea, când densitatea virajelor crește n (număr N de viraje între lungime d solenoid).
Celălalt factor care afectează valoarea câmpului magnetic produs de un solenoid este permeabilitatea magnetică μ a materialului care se află în interior. În cele din urmă, amploarea câmpului menționat este:
B = μ. i .n = μ. i. (N / a)
După cum sa menționat în secțiunea anterioară, intensitatea câmpului magnetic H este:
H = i. (N / d)
Acel câmp de mărime H, care depinde doar de curentul de circulație și de densitatea rotațiilor solenoidului, „pătrunde” materialul permeabilității magnetice μ, determinând magnetizarea acestuia.
Apoi un câmp total de mărime B, depinde de materialul din interiorul solenoidului.
În mod similar, dacă materialul din interiorul solenoidului este un vid, atunci câmpul H „pătrunde” în vid producând un câmp rezultat B. Cocientul dintre câmp B în gol și în H produs de solenoid definește permeabilitatea vidului, a cărei valoare este:
μsau = 4π x 10-7 (T⋅m) / A
Se pare că valoarea anterioară a fost o definiție exactă până la 20 mai 2019. Începând cu acea dată, a fost făcută o revizuire a sistemului internațional, ceea ce duce la μsau să fie măsurată experimental.
Cu toate acestea, măsurătorile făcute până acum indică faptul că această valoare este extrem de precisă..
Materialele au o permeabilitate magnetică caracteristică. Acum, este posibil să găsim permeabilitatea magnetică cu alte unități. De exemplu, să luăm unitatea de inductanță, care este Henry (H):
1H = 1 (T ⋅ mDouă)/LA.
Comparând această unitate cu cea care a fost dată la început, se vede că există o asemănare, deși diferența este metrul pătrat pe care îl deține Henry. Din acest motiv, permeabilitatea magnetică este considerată o inductanță pe unitate de lungime:
[μ] = H / m.
permeabilitatea magnetică μ este strâns legată de o altă proprietate fizică a materialelor, numită susceptibilitate magnetică χ, care este definit ca:
μ = μsau (1 + χ)
În expresia de mai sus μsau, este permeabilitatea magnetică a vidului.
susceptibilitate magnetică χ este proporționalitatea dintre câmpul extern H si magnetizare a materialului M.
Este foarte comun să exprimăm permeabilitatea magnetică în raport cu permeabilitatea vidului. Este cunoscut sub numele de permeabilitate relativă și nu este altceva decât coeficientul dintre permeabilitatea materialului și cea a vidului.
Conform acestei definiții, permeabilitatea relativă este fără unități. Dar este un concept util pentru clasificarea materialelor.
De exemplu, materialele sunt feromagnetic, atâta timp cât permeabilitatea sa relativă este mult mai mare decât unitatea.
La fel, substanțele paramagnetic au permeabilitate relativă chiar peste 1.
Și, în cele din urmă, materialele diamagnetice au permeabilități relative chiar sub unitate. Motivul este că sunt magnetizați în așa fel încât să producă un câmp care se opune câmpului magnetic extern..
Este demn de menționat faptul că materialele feromagnetice prezintă un fenomen cunoscut sub numele de "histerezis", în care păstrează memoria câmpurilor aplicate anterior. În virtutea acestei caracteristici, ei pot forma un magnet permanent.
Datorită memoriei magnetice a materialelor feromagnetice, amintirile computerelor digitale timpurii erau mici toroizi de ferită traversate de conductori. Acolo au salvat, extras sau șters conținutul (1 sau 0) al memoriei.
Iată câteva materiale, cu permeabilitatea lor magnetică în H / m și permeabilitatea lor relativă între paranteze:
Fier: 6,3 x 10-3 (5000)
Fier de cobalt: 2,3 x 10-Două (18000)
Nichel-fier: 1,25 x 10-1 (100000)
Mangan-zinc: 2,5 x 10-Două (20000)
Otel carbon: 1,26 x 10-4 (100)
Magnet de neodim: 1,32 x 10-5 (1,05)
Platină: 1,26 x 10-6 1.0003
Aluminiu: 1,26 x 10-6 1.00002
Aer 1.256 x 10-6 (1.0000004)
Teflon 1.256 x 10-6 (1.00001)
Lemn uscat 1.256 x 10-6 (1.0000003)
Cupru 1,27 x10-6 (0,999)
Apa pura 1,26 x 10-6 (0,999992)
Supraconductor: 0 (0)
Privind valorile din acest tabel, se poate vedea că există un prim grup cu permeabilitate magnetică relativ la cea a vidului cu valori ridicate. Acestea sunt materialele feromagnetice, foarte potrivite pentru fabricarea de electromagneti pentru producerea de câmpuri magnetice mari.
Apoi avem un al doilea grup de materiale, cu permeabilitate magnetică relativ peste 1. Acestea sunt materialele paramagnetice..
Apoi, puteți vedea materiale cu permeabilitate magnetică relativ sub unitate. Acestea sunt materiale diamagnetice precum apa pură și cuprul.
În cele din urmă avem un supraconductor. Superconductorii au permeabilitate magnetică zero, deoarece exclude complet câmpul magnetic din interiorul lor. Superconductorii sunt inutili pentru a fi folosiți în miezul unui electromagnet.
Cu toate acestea, electromagnetii supraconductori sunt adesea construiți, dar supraconductorul este utilizat în înfășurare pentru a stabili curenți electrici foarte mari care produc câmpuri magnetice ridicate..
Nimeni nu a comentat acest articol încă.