Mi a mágneses permeabilitás (mu)

Sok éves műszaki gyakorlatból tudjuk, hogy a tekercs induktivitása nagymértékben függ annak a környezetnek a jellemzőitől, amelyben a tekercs található. Ha egy ismert L0 induktivitású rézhuzal tekercséhez ferromágneses magot adunk, akkor más korábbi körülmények között ebben a tekercsben az önindukciós áramok (további záró- és nyitóáramok) sokszorosára növekednek, a kísérlet megerősíti, hogy mit fog jelenteni. többszörösére nő induktivitásami most egyenlő lesz L-vel.

Kísérleti megfigyelés

Tegyük fel, hogy a közeg, az ismertetett tekercs belsejében és körülötte teret kitöltő anyag homogén, és a vezetőjén átfolyó áram generálja, mágneses mező csak ezen a területen található, anélkül, hogy túllépné annak határait.

Ha a tekercs toroid alakú, zárt gyűrű alakú, akkor ez a közeg a mezővel együtt csak a tekercs térfogatában koncentrálódik, mivel a toroidon kívül gyakorlatilag nincs mágneses tér.Ez a pozíció egy hosszú tekercsre is érvényes - egy mágnesszelepre, amelyben az összes mágneses vonal is benne van koncentrálva - a tengely mentén.

Tegyük fel például, hogy valamelyik áramkör vagy mag nélküli tekercs induktivitása vákuumban egyenlő L0-val. Ekkor ugyanarra a tekercsre, de már egy homogén anyagban, amely kitölti azt a teret, ahol egy adott tekercs mágneses erővonalai vannak, legyen az induktivitás L. Ebben az esetben kiderül, hogy az L / L0 arány nem más, mint a meghatározott anyag relatív mágneses permeabilitása (néha csak "mágneses permeabilitásnak" nevezik).

Nyilvánvalóvá válik: a mágneses permeabilitás egy olyan mennyiség, amely egy adott anyag mágneses tulajdonságait jellemzi. Ez gyakran az anyag állapotától (és a környezeti feltételektől, például hőmérséklettől és nyomástól) és természetétől függ.

A kifejezés megértése

A „mágneses permeabilitás” kifejezés bevezetése egy mágneses térben lévő anyaggal kapcsolatban hasonló a „dielektromos állandó” kifejezés bevezetéséhez egy elektromos térben lévő anyagra.

A fenti L / L0 képlettel meghatározott mágneses permeabilitás értéke egy adott anyag abszolút mágneses permeabilitásának és az abszolút üreg (vákuum) arányával is kifejezhető.

Könnyen belátható: a relatív mágneses permeabilitás (más néven mágneses permeabilitás) dimenzió nélküli mennyiség. De az abszolút mágneses permeabilitás Hn / m mérete megegyezik a vákuum mágneses permeabilitásával (abszolút!) (ez a mágneses állandó).

Valójában azt látjuk, hogy a környezet (mágneses) befolyásolja az áramkör induktivitását, és ez egyértelműen azt mutatja, hogy a környezet változása az áramkörbe behatoló Φ mágneses fluxus megváltozásához vezet, és ezáltal a B indukció változásához. , a mágneses tér minden pontjára alkalmazva.

Ennek a megfigyelésnek az a fizikai jelentése, hogy ugyanazon tekercsáram mellett (azonos H mágneses intenzitás mellett) a mágneses mezejének indukciója bizonyos számúszor nagyobb (bizonyos esetekben kisebb) egy mu mágneses permeabilitással rendelkező anyagban, mint teljes vákuum.

Ez azért van így, mert a közeg mágnesezett, és maga is kezd mágneses térrel rendelkezni.Az ilyen módon mágnesezhető anyagokat mágnesnek nevezzük.

Az abszolút mágneses permeabilitás mértékegysége 1 H/m (henry per méter vagy newton per amper négyzet), vagyis egy olyan közeg mágneses permeabilitása, ahol H 1 A/m mágneses térfeszültség mellett a 1 mágneses indukció lép fel T.

A jelenség fizikai képe

A fentiekből kitűnik, hogy az áramhurok mágneses mezőjének hatására különböző anyagok (mágnesek) mágneseződnek, és ennek eredményeként mágneses mező keletkezik, amely a mágneses mezők összege - a mágnesezett közeg mágneses tere. plusz az áramhurok, ami miatt nagyságrendileg különbözik a csak áramerősségű terepi áramköröktől, közeg nélkül. A mágnesek mágnesezettségének oka abban rejlik, hogy minden atomjukban a legkisebb áram van.

A mágneses permeabilitás értéke szerint az anyagokat diamágneses (egynél kevesebb – az alkalmazott térhez képest mágnesezett), paramágneses (egynél több – az alkalmazott tér irányában mágnesezett) és ferromágneses (egynél sokkal több) csoportba soroljuk. — mágnesezett és az alkalmazott mágneses tér deaktiválása után mágnesezett.

A ferromágnesekre jellemző hiszterézisezért a "mágneses permeabilitás" fogalma a maga tiszta formájában nem alkalmazható ferromágnesekre, de bizonyos mágnesezési tartományban, valamilyen közelítéssel, megkülönböztethető a mágnesezési görbe lineáris része, amelyre kiszámítható lesz. a mágneses permeabilitás.

A szupravezetőknél a mágneses permeabilitás 0 (mivel a mágneses teret a térfogatuk teljesen kiszorítja), a levegő abszolút mágneses permeabilitása pedig majdnem megegyezik a mu vákuummal (olvassa el a mágneses állandót). Levegő esetén a mu valamivel több, mint 1.