Vad är magnetisk permeabilitet (mu)

Vi vet från många års teknisk praxis att spolens induktans är starkt beroende av egenskaperna hos den miljö där spolen är placerad. Om en ferromagnetisk kärna läggs till en spole av koppartråd med en känd induktans L0, kommer under andra tidigare omständigheter självinduktionsströmmarna (ytterligare stängnings- och öppningsströmmar) i denna spole att öka många gånger, experimentet kommer att bekräfta vad som kommer att innebära flera gånger öka induktanssom nu blir lika med L.

Experimentell observation

Låt oss anta att mediet, ämnet som fyller utrymmet inuti och runt den beskrivna spolen, är homogent och genereras av strömmen som flyter genom dess ledare, magnetiskt fält belägen endast i just detta område utan att gå utanför dess gränser.

Om spolen har en toroidform, formen av en sluten ring, kommer detta medium, tillsammans med fältet, endast att koncentreras i spolens volym, eftersom det praktiskt taget inte finns något magnetfält utanför toroid.Denna position gäller även för en lång spole - en solenoid, där alla magnetlinjer också är koncentrerade inuti - längs axeln.

Säg till exempel att induktansen för någon krets eller kärnlös spole i vakuum är lika med L0. Låt sedan för samma spole, men redan i en homogen substans som fyller utrymmet där magnetfältslinjerna för en given spole finns, induktansen vara L. I det här fallet visar det sig att förhållandet L / L0 är ingenting annat än den relativa magnetiska permeabiliteten för det specificerade ämnet (ibland bara kallat "magnetisk permeabilitet").

Det blir uppenbart: magnetisk permeabilitet är en storhet som kännetecknar de magnetiska egenskaperna hos ett givet ämne. Ofta beror detta på materiens tillstånd (och miljöförhållanden som temperatur och tryck) och dess natur.

Förstå termen

Införandet av termen «magnetisk permeabilitet» i förhållande till ett ämne i ett magnetfält liknar införandet av termen «dielektrisk konstant» för ett ämne i ett elektriskt fält.

Värdet på den magnetiska permeabiliteten, bestämt av ovanstående formel L / L0, kan också uttryckas som förhållandet mellan de absoluta magnetiska permeabiliteterna för ett givet ämne och det absoluta tomrummet (vakuum).

Det är lätt att se: relativ magnetisk permeabilitet (även känd som magnetisk permeabilitet) är en dimensionslös storhet. Men den absoluta magnetiska permeabiliteten — har dimensionen Hn / m, samma som den magnetiska permeabiliteten (absolut!) hos vakuumet (detta är den magnetiska konstanten).

Faktum är att vi ser att omgivningen (magnetisk) påverkar kretsens induktans, och detta visar tydligt att en förändring i miljön leder till en förändring av det magnetiska flödet Φ som penetrerar kretsen, och därför till en förändring av induktionen B , applicerad på varje punkt i magnetfältet.

Den fysiska innebörden av denna observation är att för samma spoleström (vid samma magnetiska intensitet H) kommer induktionen av dess magnetfält att vara ett visst antal gånger större (i vissa fall mindre) i ett ämne med magnetisk permeabilitet mu än i fullt vakuum.

Det är så här eftersom mediet magnetiseras, och den börjar själv ha ett magnetfält Ämnen som kan magnetiseras på detta sätt kallas magneter.

Måttenheten för den absoluta magnetiska permeabiliteten är 1 H / m (henry per meter eller newton per ampere i kvadrat), det vill säga det är den magnetiska permeabiliteten för ett sådant medium där vid en magnetfältspänning H 1 A / m , en magnetisk induktion av 1 inträffar T.

Fysisk bild av fenomenet

Av ovanstående är det tydligt att olika ämnen (magneter) magnetiseras under verkan av magnetfältet i strömslingan och som ett resultat erhålls ett magnetfält, vilket är summan av magnetfält - magnetfältet i det magnetiserade mediet plus strömslingan, varför den skiljer sig i storlek från strömkretsar utan medium. Orsaken till magnetiseringen av magneter ligger i förekomsten av de minsta strömmarna i var och en av deras atomer.

Enligt värdet på den magnetiska permeabiliteten klassificeras ämnen i diamagnetiska (mindre än en - magnetiserad med avseende på det applicerade fältet), paramagneter (mer än en - magnetiserad i det applicerade fältets riktning) och ferromagneter (mycket mer än en — magnetiserad och ha magnetisering efter deaktivering av det pålagda magnetfältet).

Ferromagneter kännetecknas av hysteresdärför är begreppet "magnetisk permeabilitet" i dess rena form inte tillämpligt på ferromagneter, men inom ett visst magnetiseringsområde, i någon approximation, kan en linjär del av magnetiseringskurvan urskiljas, för vilken det kommer att vara möjligt att beräkna den magnetiska permeabiliteten.

I supraledare är den magnetiska permeabiliteten 0 (eftersom magnetfältet är helt förskjutet av deras volym), och den absoluta magnetiska permeabiliteten för luft är nästan lika med mu vakuum (läs magnetkonstanten). För luft är mu något mer än 1.