Čo je magnetická permeabilita (mu)

Z dlhoročnej technickej praxe vieme, že indukčnosť cievky je značne závislá od vlastností prostredia, v ktorom sa cievka nachádza. Ak sa do cievky z medeného drôtu so známou indukčnosťou L0 pridá feromagnetické jadro, potom sa za iných predchádzajúcich okolností samoindukčné prúdy (dodatočné uzatváracie a otváracie prúdy) v tejto cievke mnohonásobne zvýšia, experiment potvrdí, čo bude znamenať niekoľkonásobne zvýšiť indukčnosťktorý sa teraz bude rovnať L.

Experimentálne pozorovanie

Predpokladajme, že médium, látka vypĺňajúca priestor vo vnútri a okolo opísanej cievky, je homogénne a je generované prúdom pretekajúcim jej vodičom, magnetické pole nachádza iba v tejto konkrétnej oblasti bez toho, aby prekračovala jej hranice.

Ak má cievka toroidný tvar, tvar uzavretého prstenca, tak sa toto médium spolu s poľom sústredí len v objeme cievky, keďže mimo toroidu prakticky neexistuje žiadne magnetické pole.Táto poloha platí aj pre dlhú cievku - solenoid, v ktorom sú všetky magnetické čiary sústredené aj vo vnútri - pozdĺž osi.

Povedzme napríklad, že indukčnosť nejakého obvodu alebo cievky bez jadra vo vákuu sa rovná L0. Potom pre tú istú cievku, ale už v homogénnej látke, ktorá vypĺňa priestor, kde sú prítomné siločiary magnetického poľa danej cievky, nech je indukčnosť L. V tomto prípade sa ukazuje, že pomer L / L0 nie je nič iné ako relatívna magnetická permeabilita špecifikovanej látky (niekedy nazývaná len "magnetická permeabilita").

Je zrejmé: magnetická permeabilita je veličina, ktorá charakterizuje magnetické vlastnosti danej látky. Často to závisí od stavu hmoty (a podmienok prostredia, ako je teplota a tlak) a jej povahy.

Pochopenie pojmu

Zavedenie pojmu „magnetická permeabilita“ vo vzťahu k látke v magnetickom poli je podobné zavedeniu pojmu „dielektrická konštanta“ pre látku v elektrickom poli.

Hodnota magnetickej permeability, určená vyššie uvedeným vzorcom L / L0, môže byť tiež vyjadrená ako pomer absolútnych magnetických permeabilít danej látky a absolútnej prázdnoty (vákua).

Je to ľahké vidieť: relatívna magnetická permeabilita (známa aj ako magnetická permeabilita) je bezrozmerná veličina. Ale absolútna magnetická permeabilita — má rozmer Hn / m, rovnaký ako magnetická permeabilita (absolútna!) vákua (to je magnetická konštanta).

V skutočnosti vidíme, že prostredie (magnetické) ovplyvňuje indukčnosť obvodu a to jasne ukazuje, že zmena prostredia vedie k zmene magnetického toku Φ prenikajúceho obvodom, a teda k zmene indukcie B , aplikovaný na každý bod magnetického poľa.

Fyzikálny význam tohto pozorovania spočíva v tom, že pri rovnakom prúde cievky (pri rovnakej magnetickej intenzite H) bude indukcia jej magnetického poľa v látke s magnetickou permeabilitou mu niekoľkonásobne väčšia (v niektorých prípadoch menšia) ako v plné vákuum.

Je to tak, pretože médium je zmagnetizované, a sama začne vlastniť magnetické pole Látky, ktoré možno takto zmagnetizovať, sa nazývajú magnety.

Jednotkou merania absolútnej magnetickej permeability je 1 H / m (henry na meter alebo newton na ampér štvorcový), to znamená, že ide o magnetickú permeabilitu takého média, kde pri napätí magnetického poľa H 1 A / m je a nastáva magnetická indukcia 1 T.

Fyzikálny obraz javu

Z vyššie uvedeného je zrejmé, že rôzne látky (magnety) sú magnetizované pôsobením magnetického poľa prúdovej slučky a výsledkom je magnetické pole, ktoré je súčtom magnetických polí - magnetického poľa zmagnetizovaného média. plus prúdová slučka, a preto sa veľkosťou líši od iba prúdových poľných obvodov bez média. Dôvod magnetizácie magnetov spočíva v existencii najmenších prúdov v každom z ich atómov.

Podľa hodnoty magnetickej permeability sa látky delia na diamagnetické (menej ako jedna – magnetizované vzhľadom na aplikované pole), paramagnety (viac ako jedna – magnetizované v smere aplikovaného poľa) a feromagnetické (oveľa viac ako jedna — zmagnetizované a majú magnetizáciu po deaktivácii aplikovaného magnetického poľa).

Feromagnety sa vyznačujú hysterézapreto pojem "magnetická permeabilita" vo svojej čistej forme nie je použiteľný pre feromagnety, ale v určitom rozsahu magnetizácie, v určitej aproximácii, možno rozlíšiť lineárnu časť magnetizačnej krivky, pre ktorú bude možné vypočítať magnetická permeabilita.

V supravodičoch je magnetická permeabilita 0 (pretože magnetické pole je úplne posunuté ich objemom) a absolútna magnetická permeabilita vzduchu sa takmer rovná mu vákuu (čítaj magnetickú konštantu). Pre vzduch je mu o niečo viac ako 1.