Hva er magnetisk permeabilitet (mu)

Vi vet fra mange års teknisk praksis at induktansen til spolen er svært avhengig av egenskapene til miljøet der spolen befinner seg. Hvis en ferromagnetisk kjerne legges til en spole av kobbertråd med en kjent induktans L0, vil under andre tidligere omstendigheter selvinduksjonsstrømmene (ytterligere lukke- og åpningsstrømmer) i denne spolen øke mange ganger, eksperimentet vil bekrefte hva som vil bety flere ganger øke induktanssom nå vil være lik L.

Eksperimentell observasjon

La oss anta at mediet, stoffet som fyller rommet inne i og rundt spolen som er beskrevet, er homogent og genereres av strømmen som flyter gjennom lederen, magnetfelt ligger kun i dette spesielle området uten å gå utover dets grenser.

Hvis spolen har en toroidal form, formen til en lukket ring, vil dette mediet, sammen med feltet, kun bli konsentrert i volumet av spolen, siden det praktisk talt ikke er noe magnetisk felt utenfor toroid.Denne posisjonen er også gyldig for en lang spole - en solenoid, der alle magnetlinjene også er konsentrert inne - langs aksen.

For eksempel, si at induktansen til en krets eller kjerneløs spole i vakuum er lik L0. La så for den samme spolen, men allerede i et homogent stoff som fyller rommet der magnetfeltlinjene til en gitt spole er tilstede, induktansen være L. I dette tilfellet viser det seg at forholdet L / L0 ikke er annet enn den relative magnetiske permeabiliteten til det spesifiserte stoffet (noen ganger bare kalt "magnetisk permeabilitet").

Det blir åpenbart: magnetisk permeabilitet er en størrelse som karakteriserer de magnetiske egenskapene til et gitt stoff. Ofte avhenger dette av materiens tilstand (og miljøforhold som temperatur og trykk) og dens natur.

Forstå begrepet

Innføringen av begrepet «magnetisk permeabilitet» i forhold til et stoff i et magnetfelt ligner på introduksjonen av begrepet «dielektrisk konstant» for et stoff i et elektrisk felt.

Verdien av den magnetiske permeabiliteten, bestemt av formelen L / L0 ovenfor, kan også uttrykkes som forholdet mellom de absolutte magnetiske permeabilitetene til et gitt stoff og det absolutte tomrommet (vakuum).

Det er lett å se: relativ magnetisk permeabilitet (også kjent som magnetisk permeabilitet) er en dimensjonsløs størrelse. Men den absolutte magnetiske permeabiliteten — har dimensjonen Hn / m, det samme som den magnetiske permeabiliteten (absolutt!) til vakuumet (dette er den magnetiske konstanten).

Faktisk ser vi at omgivelsene (magnetisk) påvirker induktansen til kretsen, og dette viser tydelig at en endring i miljøet fører til en endring i den magnetiske fluksen Φ som trenger inn i kretsen, og derfor til en endring i induksjonen B , påført hvert punkt i magnetfeltet.

Den fysiske betydningen av denne observasjonen er at for samme spolestrøm (ved samme magnetiske intensitet H) vil induksjonen av magnetfeltet være et visst antall ganger større (i noen tilfeller mindre) i et stoff med magnetisk permeabilitet mu enn i fullt vakuum.

Det er på denne måten fordi mediet er magnetisert, og den begynner selv å ha et magnetfelt.Stoffer som kan magnetiseres på denne måten kalles magneter.

Måleenheten for den absolutte magnetiske permeabiliteten er 1 H / m (henry per meter eller newton per ampere i kvadrat), det vil si at det er den magnetiske permeabiliteten til et slikt medium hvor ved en magnetisk feltspenning H 1 A / m , en magnetisk induksjon på 1 oppstår T.

Fysisk bilde av fenomenet

Fra ovenstående er det klart at forskjellige stoffer (magneter) magnetiseres under påvirkning av magnetfeltet til strømsløyfen, og som et resultat oppnås et magnetfelt, som er summen av magnetiske felt - magnetfeltet til det magnetiserte mediet pluss strømsløyfen, som er grunnen til at den er forskjellig i størrelsesorden fra feltkretser med kun strøm uten medium. Årsaken til magnetiseringen av magneter ligger i eksistensen av de minste strømmene i hvert av deres atomer.

I henhold til verdien av den magnetiske permeabiliteten klassifiseres stoffer i diamagnetiske (mindre enn én - magnetisert i forhold til det påførte feltet), paramagneter (mer enn én - magnetisert i retning av det påførte feltet) og ferromagneter (mye mer enn én — magnetisert og ha magnetisering etter deaktivering av det påførte magnetfeltet).

Ferromagneter er preget av hysteresederfor er begrepet "magnetisk permeabilitet" i sin rene form ikke anvendelig for ferromagneter, men i et visst magnetiseringsområde, i en viss tilnærming, kan en lineær del av magnetiseringskurven skilles ut, som det vil være mulig å beregne den magnetiske permeabiliteten.

I superledere er den magnetiske permeabiliteten 0 (siden magnetfeltet er fullstendig forskjøvet av deres volum), og den absolutte magnetiske permeabiliteten til luft er nesten lik mu-vakuum (les magnetkonstanten). For luft er mu litt mer enn 1.