Co je magnetická permeabilita (mu)

Z mnohaleté technické praxe víme, že indukčnost cívky je značně závislá na vlastnostech prostředí, ve kterém se cívka nachází. Pokud se k cívce z měděného drátu se známou indukčností L0 přidá feromagnetické jádro, pak se za jiných předchozích okolností samoindukční proudy (přídavné uzavírací a otevírací proudy) v této cívce mnohonásobně zvýší, experiment potvrdí, co bude znamenat několikanásobně zvýšit indukčnostkterý se nyní bude rovnat L.

Experimentální pozorování

Předpokládejme, že médium, látka vyplňující prostor uvnitř a kolem popsané cívky, je homogenní a vzniká proudem procházejícím jejím vodičem, magnetické pole nachází se pouze v této konkrétní oblasti, aniž by překračovala její hranice.

Pokud má cívka toroidní tvar, tvar uzavřeného prstence, pak se toto prostředí spolu s polem soustředí pouze do objemu cívky, protože mimo toroid prakticky žádné magnetické pole není.Tato poloha platí i pro dlouhou cívku - solenoid, ve kterém jsou všechny magnetické čáry rovněž soustředěny uvnitř - podél osy.

Řekněme například, že indukčnost nějakého obvodu nebo bezjádrové cívky ve vakuu je rovna L0. Pak pro stejnou cívku, ale již v homogenní látce, která vyplňuje prostor, kde jsou přítomny magnetické siločáry dané cívky, nechť je indukčnost L. V tomto případě se ukazuje, že poměr L / L0 není nic jiného než relativní magnetická permeabilita specifikované látky (někdy jen nazývaná "magnetická permeabilita").

Je zřejmé: magnetická permeabilita je veličina, která charakterizuje magnetické vlastnosti dané látky. Často to závisí na stavu hmoty (a podmínkách prostředí, jako je teplota a tlak) a její povaze.

Porozumění pojmu

Zavedení termínu „magnetická permeabilita“ ve vztahu k látce v magnetickém poli je podobné jako zavedení termínu „dielektrická konstanta“ pro látku v elektrickém poli.

Hodnotu magnetické permeability, určenou výše uvedeným vzorcem L / L0, lze také vyjádřit jako poměr absolutních magnetických permeabilit dané látky a absolutní prázdnoty (vakua).

Je to snadné vidět: relativní magnetická permeabilita (také známá jako magnetická permeabilita) je bezrozměrná veličina. Ale absolutní magnetická permeabilita — má rozměr Hn/m, stejný jako magnetická permeabilita (absolutní!) vakua (to je magnetická konstanta).

Ve skutečnosti vidíme, že prostředí (magnetické) ovlivňuje indukčnost obvodu a to jasně ukazuje, že změna prostředí vede ke změně magnetického toku Φ pronikajícího obvodem, a tedy ke změně indukce B , aplikovaný na každý bod magnetického pole.

Fyzikální význam tohoto pozorování spočívá v tom, že pro stejný proud cívky (při stejné magnetické intenzitě H) bude indukce jejího magnetického pole v látce s magnetickou permeabilitou mu určitý početkrát větší (v některých případech menší) než v plné vakuum.

Je to tak, protože médium je zmagnetizováno, a sám začne vlastnit magnetické pole Látky, které lze takto zmagnetizovat, se nazývají magnety.

Jednotkou měření absolutní magnetické permeability je 1 H/m (henry na metr nebo newton na ampér čtvereční), to znamená, že se jedná o magnetickou permeabilitu takového prostředí, kde při napětí magnetického pole H 1 A/m , a dochází k magnetické indukci 1 T.

Fyzikální obraz jevu

Z výše uvedeného je zřejmé, že působením magnetického pole proudové smyčky se zmagnetizují různé látky (magnety) a v důsledku toho se získá magnetické pole, které je součtem magnetických polí — magnetického pole zmagnetizovaného prostředí. plus proudová smyčka, a proto se velikostí liší od pouze proudových polních obvodů bez média. Důvod magnetizace magnetů spočívá v existenci nejmenších proudů v každém z jejich atomů.

Podle hodnoty magnetické permeability se látky dělí na diamagnetické (méně než jedna – magnetizované vzhledem k aplikovanému poli), paramagnety (více než jedna – magnetizované ve směru aplikovaného pole) a feromagnetické (mnohem více než jedna — magnetizované a mají magnetizaci po deaktivaci aplikovaného magnetického pole).

Feromagnetika se vyznačují hysterezeproto pojem "magnetická permeabilita" ve své čisté podobě není pro feromagnetika použitelný, ale v určitém rozsahu magnetizace lze v určité aproximaci rozlišit lineární část magnetizační křivky, pro kterou bude možné vypočítat magnetická permeabilita.

U supravodičů je magnetická permeabilita 0 (protože magnetické pole je zcela vytěsněno jejich objemem) a absolutní magnetická permeabilita vzduchu je téměř rovna mu vakuu (přečtěte si magnetickou konstantu). Pro vzduch je mu o něco více než 1.