Hvad er magnetisk permeabilitet (mu)

Vi ved fra mange års teknisk praksis, at spolens induktans er meget afhængig af karakteristikaene i det miljø, hvori spolen er placeret. Hvis der tilføjes en ferromagnetisk kerne til en spole af kobbertråd med en kendt induktans L0, så vil under andre tidligere omstændigheder selvinduktionsstrømmene (yderligere lukke- og åbningsstrømme) i denne spole stige mange gange, eksperimentet vil bekræfte, hvad der vil betyde flere gange øges induktanssom nu vil være lig med L.

Eksperimentel observation

Lad os antage, at mediet, stoffet, der fylder rummet inde i og omkring den beskrevne spole, er homogent og genereres af strømmen, der løber gennem dens leder, magnetfelt kun beliggende i dette særlige område uden at gå ud over dets grænser.

Hvis spolen har en toroidformet form, formen af ​​en lukket ring, så vil dette medium sammen med feltet kun blive koncentreret i spolens volumen, da der praktisk talt ikke er noget magnetfelt uden for toroiden.Denne position gælder også for en lang spole - en solenoide, hvori alle magnetlinjerne også er koncentreret inde - langs aksen.

Sig for eksempel, at induktansen af ​​et kredsløb eller en kerneløs spole i vakuum er lig med L0. Så lad for den samme spole, men allerede i et homogent stof, der fylder rummet, hvor magnetfeltlinjerne i en given spole er til stede, induktansen være L. I dette tilfælde viser det sig, at forholdet L / L0 ikke er andet end den relative magnetiske permeabilitet af det specificerede stof (nogle gange bare kaldet "magnetisk permeabilitet").

Det bliver indlysende: magnetisk permeabilitet er en størrelse, der karakteriserer et givent stofs magnetiske egenskaber. Ofte afhænger dette af stoffets tilstand (og miljøforhold såsom temperatur og tryk) og dets natur.

Forstå begrebet

Introduktionen af ​​udtrykket «magnetisk permeabilitet» i forhold til et stof i et magnetfelt svarer til introduktionen af ​​udtrykket «dielektrisk konstant» for et stof i et elektrisk felt.

Værdien af ​​den magnetiske permeabilitet, bestemt af ovenstående formel L / L0, kan også udtrykkes som forholdet mellem de absolutte magnetiske permeabiliteter af et givet stof og det absolutte tomrum (vakuum).

Det er let at se: relativ magnetisk permeabilitet (også kendt som magnetisk permeabilitet) er en dimensionsløs størrelse. Men den absolutte magnetiske permeabilitet — har dimensionen Hn / m, det samme som den magnetiske permeabilitet (absolut!) af vakuumet (dette er den magnetiske konstant).

Faktisk ser vi, at omgivelserne (magnetisk) påvirker kredsløbets induktans, og dette viser tydeligt, at en ændring i miljøet fører til en ændring i den magnetiske flux Φ, der trænger ind i kredsløbet, og derfor til en ændring i induktionen B , påført hvert punkt i magnetfeltet.

Den fysiske betydning af denne observation er, at for den samme spolestrøm (ved samme magnetiske intensitet H) vil induktionen af ​​dets magnetfelt være et vist antal gange større (i nogle tilfælde mindre) i et stof med magnetisk permeabilitet mu end i fuldt vakuum.

Det er på denne måde fordi mediet er magnetiseret, og det begynder selv at besidde et magnetfelt Stoffer, der kan magnetiseres på denne måde, kaldes magneter.

Måleenheden for den absolutte magnetiske permeabilitet er 1 H/m (henry pr. meter eller newton pr. ampere i kvadrat), det vil sige, det er den magnetiske permeabilitet af et sådant medium, hvor der ved en magnetfeltspænding H 1 A/m , en magnetisk induktion på 1 forekommer T.

Fysisk billede af fænomenet

Ud fra ovenstående er det klart, at forskellige stoffer (magneter) magnetiseres under påvirkning af magnetfeltet i strømsløjfen, og som et resultat opnås et magnetfelt, som er summen af ​​magnetiske felter - magnetfeltet i det magnetiserede medium plus strømsløjfen, hvorfor den i størrelsesorden adskiller sig fra feltkredsløb med kun strøm uden medium. Årsagen til magnetiseringen af ​​magneter ligger i eksistensen af ​​de mindste strømme i hvert af deres atomer.

I henhold til værdien af ​​den magnetiske permeabilitet klassificeres stoffer i diamagnetiske (mindre end én - magnetiseret i forhold til det påførte felt), paramagneter (mere end én - magnetiseret i retning af det påførte felt) og ferromagneter (meget mere end én — magnetiseret og har magnetisering efter deaktivering af det påførte magnetfelt).

Ferromagneter er kendetegnet ved hysteresederfor er begrebet "magnetisk permeabilitet" i sin rene form ikke anvendeligt på ferromagneter, men i et vist magnetiseringsområde, i en vis tilnærmelse, kan der skelnes mellem en lineær del af magnetiseringskurven, som det vil være muligt at beregne den magnetiske permeabilitet.

I superledere er den magnetiske permeabilitet 0 (da magnetfeltet er fuldstændig forskudt af deres volumen), og den absolutte magnetiske permeabilitet af luft er næsten lig med mu vakuum (læs magnetkonstanten). For luft er mu lidt mere end 1.