Što je magnetska permeabilnost (mu)

Iz dugogodišnje tehničke prakse znamo da je induktivitet zavojnice jako ovisan o karakteristikama okoline u kojoj se zavojnica nalazi. Ako se feromagnetska jezgra doda zavojnici od bakrene žice s poznatim induktivitetom L0, tada će se pod drugim prethodnim okolnostima struje samoindukcije (dodatne struje zatvaranja i otvaranja) u ovoj zavojnici višestruko povećati, eksperiment će potvrditi što će značiti nekoliko puta povećati induktivnostkoja će sada biti jednaka L.

Eksperimentalno promatranje

Pretpostavimo da je medij, tvar koja ispunjava prostor unutar i oko opisane zavojnice, homogen i generiran strujom koja teče kroz njegov vodič, magnetsko polje nalazi se samo u ovom određenom području ne izlazeći izvan njegovih granica.

Ako zavojnica ima toroidalni oblik, oblik zatvorenog prstena, tada će ovaj medij, zajedno s poljem, biti koncentriran samo u volumenu zavojnice, budući da izvan toroida praktički nema magnetskog polja.Ova pozicija vrijedi i za dugi svitak - solenoid, u kojem su sve magnetske linije također koncentrirane unutra - duž osi.

Na primjer, recimo da je induktivitet nekog kruga ili zavojnice bez jezgre u vakuumu jednak L0. Zatim za istu zavojnicu, ali već u homogenoj tvari koja ispunjava prostor u kojem su prisutne linije magnetskog polja dane zavojnice, neka induktivitet bude L. U ovom slučaju ispada da omjer L / L0 nije ništa drugo nego relativna magnetska propusnost određene tvari (ponekad se naziva samo "magnetska propusnost").

Postaje očito: magnetska permeabilnost je veličina koja karakterizira magnetska svojstva određene tvari. Često to ovisi o agregatnom stanju (i uvjetima okoline kao što su temperatura i tlak) i njegovoj prirodi.

Razumijevanje pojma

Uvođenje pojma «magnetska permeabilnost» u odnosu na tvar u magnetskom polju slično je uvođenju pojma «dielektrična konstanta» za tvar u električnom polju.

Vrijednost magnetske permeabilnosti, određene gornjom formulom L / L0, također se može izraziti kao omjer apsolutnih magnetskih permeabilnosti određene tvari i apsolutne praznine (vakuuma).

Lako je vidjeti: relativna magnetska propusnost (također poznata kao magnetska propusnost) je veličina bez dimenzija. Ali apsolutna magnetska permeabilnost — ima dimenziju Hn/m, isto kao i magnetska permeabilnost (apsolutna!) vakuuma (ovo je magnetska konstanta).

Zapravo, vidimo da okolina (magnetska) utječe na induktivitet kruga, a to jasno pokazuje da promjena okoline dovodi do promjene magnetskog toka Φ koji prodire u krug, a time i do promjene indukcije B , primijenjen na svaku točku magnetskog polja.

Fizičko značenje ovog opažanja je da će za istu struju zavojnice (pri istom magnetskom intenzitetu H) indukcija njegovog magnetskog polja biti određeni broj puta veća (u nekim slučajevima manja) u tvari s magnetskom propusnošću mu nego u puni vakuum.

Ovako je jer medij je magnetiziran, a i sama počinje posjedovati magnetsko polje.Tvari koje se na taj način mogu magnetizirati nazivaju se magnetima.

Mjerna jedinica apsolutne magnetske propusnosti je 1 H/m (henri po metru ili njutn po amperu na kvadrat), odnosno magnetska je propusnost takvog medija gdje pri naponu magnetskog polja H 1 A/m , a javlja se magnetska indukcija od 1 T.

Fizička slika pojave

Iz navedenog je jasno da se različite tvari (magneti) magnetiziraju pod djelovanjem magnetskog polja strujne petlje i kao rezultat toga nastaje magnetsko polje, koje je zbroj magnetskih polja — magnetsko polje magnetiziranog medija plus strujna petlja, zbog čega se razlikuje po veličini od strujnih krugova polja bez medija. Razlog magnetiziranja magneta leži u postojanju najmanjih struja u svakom njihovom atomu.

Prema vrijednosti magnetske permeabilnosti tvari se dijele na dijamagnetike (manje od jedan — magnetizirane u odnosu na primijenjeno polje), paramagnete (više od jednog — magnetizirane u smjeru primijenjenog polja) i feromagnete (puno više od jednog — magnetizirani i imaju magnetizaciju nakon deaktivacije primijenjenog magnetskog polja).

Za feromagnete je karakteristično histerezastoga koncept "magnetske propusnosti" u svom čistom obliku nije primjenjiv na feromagnete, ali u određenom rasponu magnetizacije, u nekoj aproksimaciji, može se razlikovati linearni dio krivulje magnetizacije, za koji će biti moguće izračunati magnetska permeabilnost.

Kod supravodiča je magnetska permeabilnost 0 (budući da je magnetsko polje potpuno istisnuto njihovim volumenom), a apsolutna magnetska permeabilnost zraka gotovo je jednaka mu vakuumu (čitaj magnetsku konstantu). Za zrak, mu je malo veći od 1.