Què és la permeabilitat magnètica (mu)

Sabem per molts anys de pràctica tècnica que la inductància de la bobina depèn molt de les característiques de l'entorn on es troba la bobina. Si s'afegeix un nucli ferromagnètic a una bobina de filferro de coure amb una inductància coneguda L0, llavors en altres circumstàncies anteriors els corrents d'autoinducció (corrents addicionals de tancament i obertura) en aquesta bobina augmentaran moltes vegades, l'experiment confirmarà el que significarà augmentar diverses vegades inductànciaque ara serà igual a L.

Observació experimental

Suposem que el medi, la substància que omple l'espai dins i al voltant de la bobina descrita, és homogeni i és generat pel corrent que circula pel seu conductor, camp magnètic situat només en aquesta zona concreta sense anar més enllà dels seus límits.

Si la bobina té una forma toroidal, la forma d'un anell tancat, llavors aquest medi, juntament amb el camp, es concentrarà només en el volum de la bobina, ja que pràcticament no hi ha camp magnètic fora del toroide.Aquesta posició també és vàlida per a una bobina llarga -un solenoide, en el qual també es concentren totes les línies magnètiques a l'interior- al llarg de l'eix.

Per exemple, suposem que la inductància d'algun circuit o bobina sense nucli al buit és igual a L0. Aleshores, per a la mateixa bobina, però ja en una substància homogènia que omple l'espai on hi ha les línies de camp magnètic d'una bobina donada, la inductància sigui L. En aquest cas, resulta que la relació L / L0 no és més que la permeabilitat magnètica relativa de la substància especificada (de vegades anomenada "permeabilitat magnètica").

Es fa evident: la permeabilitat magnètica és una magnitud que caracteritza les propietats magnètiques d'una determinada substància. Sovint això depèn de l'estat de la matèria (i de les condicions ambientals com la temperatura i la pressió) i la seva naturalesa.

Entendre el terme

La introducció del terme «permeabilitat magnètica» en relació amb una substància en un camp magnètic és similar a la introducció del terme «constante dielèctrica» per a una substància en un camp elèctric.

El valor de la permeabilitat magnètica, determinat per la fórmula anterior L / L0, també es pot expressar com la relació entre les permeabilitats magnètiques absolutes d'una determinada substància i el buit absolut (buit).

És fàcil de veure: la permeabilitat magnètica relativa (també coneguda com a permeabilitat magnètica) és una quantitat adimensional. Però la permeabilitat magnètica absoluta — té la dimensió Hn / m, la mateixa que la permeabilitat magnètica (absoluta!) del buit (aquesta és la constant magnètica).

De fet, veiem que l'entorn (magnètic) afecta la inductància del circuit, i això demostra clarament que un canvi en l'entorn condueix a un canvi en el flux magnètic Φ que penetra el circuit i, per tant, a un canvi en la inducció B. , aplicat a cada punt del camp magnètic.

El significat físic d'aquesta observació és que per a un mateix corrent de bobina (a la mateixa intensitat magnètica H) la inducció del seu camp magnètic serà un cert nombre de vegades més gran (en alguns casos menor) en una substància amb permeabilitat magnètica mu que en buit total.

És així perquè el medi està magnetitzat, i ell mateix comença a posseir un camp magnètic Les substàncies que es poden magnetitzar d'aquesta manera s'anomenen imants.

La unitat de mesura de la permeabilitat magnètica absoluta és 1 H / m (enric per metre o newton per amper quadrat), és a dir, és la permeabilitat magnètica d'un medi on a una tensió de camp magnètic H 1 A / m , a La inducció magnètica d'1 es produeix T.

Imatge física del fenomen

A partir de l'anterior, queda clar que diferents substàncies (imants) es magnetitzen sota l'acció del camp magnètic del bucle de corrent i, com a resultat, s'obté un camp magnètic, que és la suma de camps magnètics: el camp magnètic del medi magnetitzat. més el bucle de corrent, per això difereix en magnitud dels circuits de camp de només corrent sense medi. El motiu de la magnetització dels imants rau en l'existència dels corrents més petits en cadascun dels seus àtoms.

Segons el valor de la permeabilitat magnètica, les substàncies es classifiquen en diamagnètics (menys d'un - magnetitzats respecte al camp aplicat), paraimants (més d'un - magnetitzats en la direcció del camp aplicat) i ferroimants (molt més d'un). — magnetitzat i té magnetització després de la desactivació del camp magnètic aplicat).

Els ferroimants es caracteritzen per histèresiper tant, el concepte de "permeabilitat magnètica" en la seva forma pura no és aplicable als ferroimants, però en un cert rang de magnetització, en alguna aproximació, es pot distingir una part lineal de la corba de magnetització, per a la qual es podrà calcular la permeabilitat magnètica.

En els superconductors, la permeabilitat magnètica és 0 (ja que el camp magnètic està completament desplaçat pel seu volum), i la permeabilitat magnètica absoluta de l'aire és gairebé igual al buit mu (llegiu la constant magnètica). Per a l'aire, mu és una mica més d'1.