De magnetische permeabiliteit is de fysieke hoeveelheid van de eigenschap van materie om zijn eigen magnetische veld op te wekken, wanneer het wordt doordrongen door een ander extern magnetisch veld.
Beide velden: de externe en de eigen, worden over elkaar heen gelegd en geven een resulterend veld. Het buitenste veld, onafhankelijk van het materiaal, wordt genoemd Magnetische veldsterkte H., terwijl de superpositie van het buitenste veld plus het veld dat in het materiaal wordt geïnduceerd de magnetische inductie B.
Als het om homogene en isotrope materialen gaat, zijn de velden H. Y B ze zijn proportioneel. En de evenredigheidsconstante (scalair en positief) is de magnetische permeabiliteit, aangeduid met de Griekse letter μ:
B = μ H.
In het SI International System het magnetische inductie B wordt gemeten in Tesla (T), terwijl de Magnetische veldsterkte H. wordt gemeten in Ampère over meter (A / m).
Gezien de μ moet de dimensionale homogeniteit in de vergelijking, de eenheid van, garanderen μ in het SI-systeem is het:
[μ] = (Tesla ⋅ meter) / Ampère = (T ⋅ m) / A
Artikel index
Laten we eens kijken hoe magnetische velden worden geproduceerd, waarvan we de absolute waarden aanduiden B Y H., op een spoel of solenoïde. Van daaruit wordt het concept van magnetische permeabiliteit van het vacuüm geïntroduceerd..
De solenoïde bestaat uit een spiraalvormig gewikkelde geleider. Elke draai van de spiraal wordt aangeroepen beurt. Als de stroom wordt doorgegeven ik door de solenoïde, dan heb je een elektromagneet die een magnetisch veld produceert B.
Ook de waarde van magnetische inductie B is groter, in de mate dat de stroom ik is toename. En ook wanneer de dichtheid van bochten toeneemt n (aantal N van bochten tussen lengte d solenoïde).
De andere factor die de waarde van het magnetische veld dat door een solenoïde wordt geproduceerd, beïnvloedt, is de magnetische permeabiliteit μ van het materiaal dat erin zit. Ten slotte is de grootte van genoemd veld:
B = μ. i .n = μ. in een)
Zoals vermeld in het vorige gedeelte, is het magnetische veldsterkte H het is:
H = ik. (N / d)
Dat gebied van grootte H., dat alleen afhangt van de circulatiestroom en de dichtheid van windingen van de solenoïde, "doordringt" het materiaal van magnetische permeabiliteit μ, waardoor het wordt gemagnetiseerd.
Dan een totaal veld van grootte B, het hangt af van het materiaal dat zich in de solenoïde bevindt.
Evenzo, als het materiaal in de solenoïde een vacuüm is, 'doordringt' veld H het vacuüm en produceert een resulterend veld B. Het quotiënt tussen het veld B in de leegte en de H. geproduceerd door de solenoïde definieert de permeabiliteit van het vacuüm, waarvan de waarde is:
μof = 4π x 10-7 (T⋅m) / A
Het blijkt dat de vorige waarde een exacte definitie was tot 20 mei 2019. Vanaf die datum is een herziening van het internationale systeem gemaakt, wat leidt tot μof experimenteel worden gemeten.
Tot dusverre uitgevoerde metingen geven echter aan dat deze waarde buitengewoon nauwkeurig is..
Materialen hebben een karakteristieke magnetische permeabiliteit. Nu is het mogelijk om de magnetische permeabiliteit te vinden met andere eenheden. Laten we bijvoorbeeld de eenheid van inductie nemen, die Henry (H) is:
1H = 1 (T ⋅ mtwee)/NAAR.
Als we deze eenheid vergelijken met de eenheid die aan het begin werd gegeven, zien we dat er een overeenkomst is, hoewel het verschil de vierkante meter is die Henry bezit. Om deze reden wordt magnetische permeabiliteit beschouwd als een inductantie per lengte-eenheid:
[μ] = H / m.
De magnetische permeabiliteit μ is nauw verwant aan een andere fysieke eigenschap van materialen, de magnetische gevoeligheid χ, die wordt gedefinieerd als:
μ = μof (1 + χ)
In de bovenstaande uitdrukking μof, is de magnetische permeabiliteit van vacuüm.
De magnetische gevoeligheid χ is de evenredigheid tussen het externe veld H. en de magnetisatie van het materiaal M..
Het is heel gebruikelijk om de magnetische permeabiliteit uit te drukken in relatie tot de permeabiliteit van het vacuüm. Het staat bekend als relatieve permeabiliteit en het is niets meer dan het quotiënt tussen de permeabiliteit van het materiaal en dat van het vacuüm.
Volgens deze definitie is relatieve permeabiliteit eenheidsloos. Maar het is een handig concept om materialen te classificeren.
De materialen zijn bijvoorbeeld ferromagnetisch, zolang de relatieve permeabiliteit ervan veel groter is dan de eenheid.
Op dezelfde manier stoffen paramagnetisch hebben een relatieve permeabiliteit net boven 1.
En tenslotte hebben diamagnetische materialen een relatieve permeabiliteit net onder de eenheid. De reden is dat ze zo gemagnetiseerd zijn dat ze een veld produceren dat het externe magnetische veld tegenwerkt..
Het is vermeldenswaard dat ferromagnetische materialen een fenomeen vertonen dat bekend staat als "hysterese", waarbij ze geheugen onthouden aan de eerder toegepaste velden. Dankzij deze eigenschap kunnen ze een permanente magneet vormen.
Vanwege het magnetische geheugen van ferromagnetische materialen waren de herinneringen van vroege digitale computers kleine ferrietkronen waar geleiders doorheen liepen. Daar hebben ze de inhoud (1 of 0) van het geheugen opgeslagen, geëxtraheerd of gewist.
Hier zijn enkele materialen, met hun magnetische permeabiliteit in H / m en hun relatieve permeabiliteit tussen haakjes:
Ijzer: 6,3 x 10-3 (5000)
Kobalt-ijzer: 2,3 x 10-twee (18000)
Nikkel-ijzer: 1,25 x 10-1 (100.000)
Mangaan-zink: 2,5 x 10-twee (20000)
Koolstofstaal: 1,26 x 10-4 (100)
Neodymium magneet: 1,32 x 10-5 (1,05)
Platina: 1,26 x 10-6 1.0003
Aluminium: 1,26 x 10-6 1.00002
Lucht 1.256 x 10-6 (1.0000004)
Teflon 1.256 x 10-6 (1.00001)
Droog hout 1.256 x 10-6 (1.0000003)
Koper 1,27 x 10-6 (0,999)
Puur water 1,26 x 10-6 (0,999992)
Supergeleider: 0 (0)
Kijkend naar de waarden in deze tabel, is te zien dat er een eerste groep is met magnetische permeabiliteit ten opzichte van die van vacuüm met hoge waarden. Dit zijn de ferromagnetische materialen, zeer geschikt voor de fabricage van elektromagneten voor het opwekken van grote magnetische velden.
Dan hebben we een tweede groep materialen, met een relatieve magnetische permeabiliteit net boven de 1. Dit zijn de paramagnetische materialen..
Dan zie je materialen met relatieve magnetische permeabiliteit net onder de eenheid. Dit zijn diamagnetische materialen zoals zuiver water en koper.
Eindelijk hebben we een supergeleider. Supergeleiders hebben geen magnetische permeabiliteit omdat het het magnetische veld erin volledig uitsluit. Supergeleiders zijn nutteloos om in de kern van een elektromagneet te worden gebruikt.
Er worden echter vaak supergeleidende elektromagneten gebouwd, maar de supergeleider wordt gebruikt in de wikkeling om zeer hoge elektrische stromen tot stand te brengen die hoge magnetische velden produceren..
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.