Mágneses permeabilitás

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2020. január 11-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 9 szerkesztést igényelnek .

A mágneses permeabilitás egy fizikai mennyiség , egy együttható (a közeg tulajdonságaitól függően), amely jellemzi a mágneses indukció és az anyag mágneses térerőssége közötti kapcsolatot . ${B}$ ${H}$

Különböző közegeknél ez az együttható eltérő, ezért egy adott közeg mágneses permeabilitásáról beszélnek (az összetételére, állapotára, hőmérsékletére stb.).

Általában görög betűvel jelölik . Ez lehet skalár ( izotróp anyagok esetén ) vagy tenzor ( anizotrop anyagok esetén ). $\mu$

Történelem

Ez a kifejezés először található Werner Siemens "Beiträge zur Theorie des Elektromagnetismus" ("Hozzájárulás az elektromágnesesség elméletéhez") 1881-ben megjelent munkájában [1] .

Definíciók

A mágneses indukció és a mágneses térerősség közötti kapcsolatot a mágneses permeabilitáson keresztül a következőképpen mutatjuk be:

{\vec {B}}=\mu _{0}\mu {\vec {H}}

általános esetben pedig itt tenzorként kell érteni, ami a komponens jelölésben a következő alakú : [2] : $\mu$

{\displaystyle \ B_{i}=\mu _{0}\mu _{ij}H_{j))

Izotróp anyagoknál a jelölés azt jelenti, hogy egy vektort megszorozunk egy skalárral (a mágneses permeabilitás ebben az esetben skalárra csökken). ${\vec {B}}=\mu _{0}\mu {\vec {H}}$

A mágneses állandót jelöli . A Gauss-rendszerben ez az állandó dimenzió nélküli és egyenlő 1-gyel, míg a Nemzetközi Mértékegységrendszerben (SI) Gn/m ( N / A 2 ). A mágneses permeabilitás mindkét egységrendszerben dimenzió nélküli mennyiség . Néha az SI használatakor a szorzatot abszolútnak, az együtthatót pedig relatív mágneses permeabilitásnak nevezik. $\mu_{0}$ ${\displaystyle \mu _{0}=1,25663706212(19)\cdot 10^{-6))$ $\mu$ $\mu _{0}\mu$ $\mu$

Jelentése

A mágneses permeabilitás értéke azt tükrözi, hogy egy adott közeg egyes atomjainak vagy molekuláinak mágneses momentumai milyen masszívan orientálódnak párhuzamosan az alkalmazott, meghatározott erősségű külső mágneses térrel, és milyen nagyok ezek a momentumok. Az 1-hez közeli értékek a pillanatok gyenge orientációjának (szinte káosz az irányokban, mintha mező nélkül) és kicsiségüknek felelnek meg, az 1-hez közeli értékek pedig éppen ellenkezőleg, a magas sorrendű és nagy értékek vagy nagy szám egyedi mágneses momentumok. $\mu$

Van analógia a „ dielektromos állandó ” fogalmának tartalmával, amely a molekulák elektromos dipólusmomentumainak elektromos térre adott válaszának mutatója .

Tulajdonságok

A mágneses permeabilitás SI-ben a χ mágneses szuszceptibilitással van összefüggésben:

\mu =1+\chi

és a Gauss-rendszerben hasonló kapcsolat néz ki

\mu =1+4\pi \chi

Általánosságban elmondható, hogy a mágneses permeabilitás függ mind az anyag tulajdonságaitól, mind pedig az anizotróp anyagok mágneses mezőjének nagyságától és irányától (és emellett a hőmérséklettől, nyomástól stb.).

Függ a tér időbeli változásának sebességétől is, különösen a mező szinuszos változása esetén ennek az oszcillációnak a frekvenciájától függ (ebben az esetben a mágnesezettség leírására a komplex mágneses permeabilitás leírására kerül sor. az anyag hatása a B fáziseltolódásra H -hoz képest ). Megfelelően alacsony frekvenciákon, azaz kismértékű térváltozás esetén általában ebben az értelemben frekvenciától függetlennek tekinthető.

A mágneses permeabilitás erősen függ a mező nagyságától olyan közegeknél, amelyek mágneses szuszceptibilitása nemlineáris (tipikus példa a ferromágnesek , amelyeket mágneses hiszterézis jellemez ). Ilyen közegeknél a mágneses permeabilitás, mint a mezőtől független szám, megközelítőleg, lineáris közelítéssel jelezhető.

A nem ferromágneses közegek esetében a lineáris közelítési feltétel meglehetősen jól érvényesül a térerősség széles tartományára. $\mu=$

Anyagok osztályozása a mágneses permeabilitás értéke szerint

Az anyagok túlnyomó többsége vagy a diamágnesek osztályába ( ), vagy a paramágnesek osztályába ( ) tartozik. De számos olyan anyag van – a ferromágnesek , mint például a vas –, amelyeknek kifejezettebb mágneses tulajdonságai vannak. $\mu \lesskb 1$ $\mu \gtrapprox 1$

A ferromágnesek esetében a hiszterézis miatt a mágneses permeabilitás fogalma szigorúan véve nem alkalmazható. Azonban a mágnesező tér változásának bizonyos tartományában (azokban az esetekben, amikor el lehetett hanyagolni a maradék mágnesezést , de a telítés előtt) jobb-rosszabb közelítéssel még mindig lehetséges ezt a függést lineárisnak ábrázolni. és a mágnesesen lágy anyagoknál az alsó határ gyakorlatilag nem túl jelentős), és ilyen értelemben a mágneses permeabilitás nagysága is mérhető náluk.

A szupravezetők számos részében úgy viselkednek, mintha mágneses permeabilitása nulla lenne: az anyag kiszorítja a mágneses teret , amikor szupravezető állapotba kerül. Néha hivatalosan azt mondják, hogy a szupravezetők ideális diamágnesek, bár a helyzet bonyolultabb .

A levegő mágneses permeabilitása megközelítőleg megegyezik a vákuum mágneses permeabilitásával, és a műszaki számítások során eggyel egyenlőnek vesszük [3] .

Értéktáblázatok

Az alábbi két táblázat néhány [4] anyag mágneses permeabilitásának értékeit mutatja .

Megjegyzés az első táblázat használatához:

vesszük a paramágnes értékét, például levegő - 0,38, szorozzuk meg és adjunk hozzá egyet, kapunk = 1,00000038, $10^{-6}$ $\mu$
vesszük egy diamágnes értékét, például a víz - 9-et, megszorozzuk és kivonjuk az egységből, kapunk = 0,999991. $10^{-6}$ $\mu$

paramágnesek, $\mu>1$	${\displaystyle (\mu -1)\cdot 10^{6))$	Diamágnesek, $\mu <1$	${\displaystyle (1-\mu )\cdot 10^{6))$
Nitrogén	0,013	Hidrogén	0,063
Levegő	0,38	Benzol	7.5
Oxigén	1.9	Víz	9
Ebonit	tizennégy	Réz	10.3
Alumínium	23	Üveg	12.6
Volfrám	176	Kősó	12.6
Platina	360	Kvarc	15.1
Folyékony oxigén	3400	Bizmut	176

Közepes	Érzékenység (volumetrikus, SI ) $\chi _{m}$	Abszolút permeabilitás , Gn/m $\mu _{0}\mu$	Relatív permeabilitás $\mu$	Mágneses mező	Maximális frekvencia
Metglas ( angolul Metglas )		1.25	1 000 000 [5]	0,5 T -nál	100 kHz
Nanoperm ( angolul Nanoperm )		10⋅10 -2	80 000 [6]	0,5 T-nál	10 kHz
mu fém		2,5⋅10 -2	20 000 [7]	0,002 T-nál
mu fém			50 000 [8]
Pemalloy		1,0⋅10 -2	8000 [7]	0,002 T-nál
elektromos acél		5,0⋅10 -3	4000 [7]	0,002 T-nál
Nikkel-cink-ferrit		2,0⋅10 -5 - 8,0⋅10 -4	16-640		100 kHz és 1 MHz között
Mangán-cink ferrit		> 8,0⋅10 -4	640 (és több)		100 kHz és 1 MHz között
Acél		1,26⋅10 -4	100 [7]	0,002 T-nál
Nikkel		1,25⋅10 -4	100 [7] - 600	0,002 T-nál
Neodímium mágnes			1,05 [9]	1,2-1,4 T-ig
Platina		1,2569701⋅10 -6	1,000265
Alumínium	2,22⋅10 -5 [10]	1,2566650⋅10 -6	1.000022
Faipari			1,00000043 [10]
Levegő			1,00000037 [11]
Konkrét			1 [12]
Vákuum	0	1,2566371⋅10 -6 (μ 0 )	1 [13]
Hidrogén	−2,2⋅10 -9 [10]	1,2566371⋅10 -6	1.0000000
Fluoroplaszt		1,2567⋅10 -6 [7]	1.0000
Zafír	−2,1⋅10 -7	1,2566368⋅10 -6	0,99999976
Réz	−6,4⋅10 -6 vagy −9,2⋅10 -6 [10]	1,2566290⋅10 -6	0,999994
Víz	−8,0⋅10 -6	1,2566270⋅10 -6	0,999992
Bizmut	−1,66⋅10 -4	egy	0,999834
szupravezetők	−1	0	0

Lásd még

Jegyzetek

↑ Werner von Siemens, Lebenserinnerungen
↑ Az ismétlődő index ( j ) összegzése magába foglalja, vagyis a bejegyzést a következőképpen kell érteni: . Ez a bejegyzés, mint jól látható, egy bal oldali vektor mátrixszal való szorzását jelenti a mátrixszorzás szabályai szerint. ${\displaystyle \mu _{ij}H_{j}\equiv \sum \limits _{j=1}^{3}\mu _{ij}H_{j))$
↑ Acél mágnesezése. Mágneses permeabilitás. (nem elérhető link) . Letöltve: 2011. július 16. Az eredetiből archiválva : 2011. március 19.. (határozatlan)
↑ Mágneses permeabilitás. A közeg mágneses permeabilitása. Relatív mágneses permeabilitás. Egy anyag mágneses permeabilitása (hozzáférhetetlen kapcsolat) . Letöltve: 2011. július 16. Az eredetiből archiválva : 2012. február 12. (határozatlan)
↑ "Metglas mágneses ötvözet 2714A", ''Metglas'' (nem elérhető link) . metglas.com. Letöltve: 2011. november 8. Az eredetiből archiválva : 2012. június 3. (határozatlan)
↑ "A NANOPERM tipikus anyagtulajdonságai", ''Magnetec'' (PDF). Letöltve: 2011. november 8. (határozatlan)
↑ 1 2 3 4 5 6 "Relatív permeabilitás", ''Hiperfizika'' . hyperphysics.phy-astr.gsu.edu. Letöltve: 2011. november 8. Az eredetiből archiválva : 2012. június 3. (határozatlan)
↑ Nikkelötvözetek-rozsdamentes acélok, nikkel-rézötvözetek, nikkel-krómötvözetek, alacsony tágulású ötvözetek . Nickel-alloys.net. Letöltve: 2011. november 8. Az eredetiből archiválva : 2012. június 3. (határozatlan)
↑ Juha Pyrhönen, Tapani Jokinen, Valéria Hrabovcová. Forgó elektromos gépek tervezése (neopr.) . - John Wiley and Sons , 2009. - P. 232. - ISBN 0-470-69516-1 .
↑ 1 2 3 4 Richard A. Clarke. Clarke, R. „Az anyagok mágneses tulajdonságai”, surrey.ac.uk . ee.surrey.ac.uk. Letöltve: 2011. november 8. Az eredetiből archiválva : 2012. június 3. (határozatlan)
↑ BD Cullity és CD Graham (2008), Bevezetés a mágneses anyagokba, 2. kiadás, 568 pp., 16. o.
↑ NDT.net. In situ beton dielektromos tulajdonságainak meghatározása radarfrekvenciákon . Ndt.net. Letöltve: 2011. november 8. Az eredetiből archiválva : 2012. június 3. (határozatlan)
↑ Pontosan, értelemszerűen.

Szótárak és enciklopédiák	Nagy dán nagy kínai Britannica (online)
Bibliográfiai katalógusokban	J9U : 987007543559805171 LCCN : sh85079728