Wat is magnetische permeabiliteit (mu)

We weten uit jarenlange technische praktijk dat de inductantie van de spoel sterk afhankelijk is van de kenmerken van de omgeving waarin de spoel zich bevindt. Als een ferromagnetische kern wordt toegevoegd aan een spoel van koperdraad met een bekende inductantie L0, dan zullen onder andere eerdere omstandigheden de zelfinductiestromen (extra sluit- en openingsstromen) in deze spoel vele malen toenemen, het experiment zal bevestigen wat zal betekenen meerdere malen toenemen inductiedie nu gelijk is aan L.

Experimentele observatie

Laten we aannemen dat het medium, de substantie die de ruimte in en rond de beschreven spoel vult, homogeen is en wordt gegenereerd door de stroom die door zijn geleider vloeit, magnetisch veld alleen in dit specifieke gebied gelegen zonder de grenzen te overschrijden.

Als de spoel een ringkernvorm heeft, de vorm van een gesloten ring, dan zal dit medium, samen met het veld, alleen geconcentreerd zijn in het volume van de spoel, aangezien er praktisch geen magnetisch veld is buiten de ringkern.Deze positie geldt ook voor een lange spoel - een solenoïde, waarin alle magnetische lijnen ook binnenin geconcentreerd zijn - langs de as.

Stel bijvoorbeeld dat de inductantie van een circuit of kernloze spoel in vacuüm gelijk is aan L0. Laat dan voor dezelfde spoel, maar al in een homogene substantie die de ruimte vult waar de magnetische veldlijnen van een bepaalde spoel aanwezig zijn, de inductantie L zijn. In dit geval blijkt dat de verhouding L / L0 niets anders is dan de relatieve magnetische permeabiliteit van de gespecificeerde stof (soms gewoon "magnetische permeabiliteit" genoemd).

Het wordt duidelijk: magnetische permeabiliteit is een grootheid die de magnetische eigenschappen van een bepaalde stof kenmerkt. Vaak hangt dit af van de toestand van de materie (en omgevingsomstandigheden zoals temperatuur en druk) en de aard ervan.

De term begrijpen

De introductie van de term «magnetische permeabiliteit» met betrekking tot een stof in een magnetisch veld is vergelijkbaar met de introductie van de term «diëlektrische constante» voor een stof in een elektrisch veld.

De waarde van de magnetische permeabiliteit, bepaald door de bovenstaande formule L / L0, kan ook worden uitgedrukt als de verhouding van de absolute magnetische permeabiliteiten van een bepaalde stof en de absolute leegte (vacuüm).

Het is gemakkelijk te zien: relatieve magnetische permeabiliteit (ook wel magnetische permeabiliteit genoemd) is een dimensieloze grootheid. Maar de absolute magnetische permeabiliteit — heeft de dimensie Hn/m, hetzelfde als de magnetische permeabiliteit (absoluut!) van het vacuüm (dit is de magnetische constante).

In feite zien we dat de omgeving (magnetisch) de inductantie van het circuit beïnvloedt, en dit laat duidelijk zien dat een verandering in de omgeving leidt tot een verandering in de magnetische flux Φ die het circuit binnendringt, en dus tot een verandering in de inductie B , toegepast op elk punt van het magnetische veld.

De fysische betekenis van deze waarneming is dat voor dezelfde spoelstroom (bij dezelfde magnetische intensiteit H) de inductie van zijn magnetisch veld een bepaald aantal keren groter (in sommige gevallen minder) zal zijn in een stof met magnetische permeabiliteit mu dan in volledig vacuüm.

Het is zo omdat het medium is gemagnetiseerd, en het begint zelf een magnetisch veld te krijgen Stoffen die op deze manier kunnen worden gemagnetiseerd, worden magneten genoemd.

De meeteenheid van de absolute magnetische permeabiliteit is 1 H / m (Henry per meter of newton per ampère kwadraat), dat wil zeggen, het is de magnetische permeabiliteit van zo'n medium waar bij een magnetische veldspanning H 1 A / m , een magnetische inductie van 1 vindt plaats T.

Fysiek beeld van het fenomeen

Uit het bovenstaande is duidelijk dat verschillende stoffen (magneten) worden gemagnetiseerd onder invloed van het magnetische veld van de stroomlus en als resultaat wordt een magnetisch veld verkregen, dat de som is van magnetische velden - het magnetische veld van het gemagnetiseerde medium plus de stroomlus, daarom verschilt deze in grootte van veldcircuits met alleen stroom zonder medium. De reden voor de magnetisatie van magneten ligt in het bestaan ​​van de kleinste stromen in elk van hun atomen.

Volgens de waarde van de magnetische permeabiliteit worden stoffen ingedeeld in diamagnetisch (minder dan één - gemagnetiseerd ten opzichte van het aangelegde veld), paramagneten (meer dan één - gemagnetiseerd in de richting van het aangelegde veld) en ferromagneten (veel meer dan één — gemagnetiseerd en gemagnetiseerd na deactivering van het aangelegde magnetische veld).

Ferromagneten worden gekenmerkt door hysteresedaarom is het concept van "magnetische permeabiliteit" in zijn pure vorm niet van toepassing op ferromagneten, maar in een bepaald magnetisatiebereik kan bij benadering een lineair deel van de magnetisatiecurve worden onderscheiden, waarvoor het mogelijk zal zijn om te berekenen de magnetische permeabiliteit.

In supergeleiders is de magnetische permeabiliteit 0 (aangezien het magnetische veld volledig wordt verplaatst door hun volume), en de absolute magnetische permeabiliteit van lucht is bijna gelijk aan mu vacuüm (lees de magnetische constante). Voor lucht is mu iets meer dan 1.