Constante magnetische permeabiliteit en tabel

De magnetische permeabiliteit Het is de fysieke hoeveelheid van de eigenschap van de kwestie van het genereren van zijn eigen magnetische veld, wanneer het wordt doordrongen van een ander magnetisch buitenveld.

Beide velden: het externe en hun eigen, overlappende een resulterend veld. Naar het buitenste veld, onafhankelijk van het materiaal, wordt het genoemd Magnetische veldintensiteit H, Terwijl de overlapping van het buitenveld plus die in het materiaal is geïnduceerd magnetische inductie B.

Figuur 1. Solenoïde met een magnetisch permeabiliteitsmateriaal Kern μ. Bron: Wikimedia Commons.

Als het gaat om homogene materialen en isotropo's, de velden H En B Ze zijn evenredig. En de evenredigheidsconstante (klimmen en positief) is magnetische permeabiliteit, aangeeft door de Griekse letter μ:

B = μ H

In het internationale systeem als de magnetische inductie B Het wordt gemeten in Tesla (T), terwijl de Magnetische veldintensiteit H Het wordt gemeten in ampère op metro (a/m). 

Gezien μ moet dimensionale homogeniteit in de vergelijking garanderen, de eenheid van μ In het systeem als het is:

[μ] = (Tesla ⋅ meter)/ampere = (t ⋅ m)/a

[TOC]

Magnetische permeabiliteit van vacuüm

Laten we eens kijken hoe de magnetische velden optreden, waarvan we absolute waarden u aangeven  B En H, In een spoel of solenoïde. Van daaruit zal het concept van magnetische permeabiliteit van vacuüm worden geïntroduceerd.

De solenoïde bestaat uit een spiraalvormige bestuurder. Elke spiraalronde wordt genoemd draai. Als er stroom wordt aangenomen Je Voor de solenoïde is er een elektromagneet die een magnetisch veld produceert B. 

Bovendien is de waarde van magnetische inductie B is groter, voor zover de stroom Je Het is verhoogd. En ook wanneer de dichtheid van beurten toeneemt N (nummer N van beurten tussen de lengte D van de solenoïde). 

De andere factor die de waarde van het magnetische veld beïnvloedt dat wordt geproduceerd door een solenoïde is magnetische permeabiliteit μ van het materiaal binnenin. Ten slotte is de omvang van dit veld:

Kan u van dienst zijn: inductieve reactantie

B = μ. Je .n = μ. Je .(N/D)

Zoals gezegd in de vorige sectie, de Magnetische veldintensiteit h is:

H = i.(N/D)

Dat veld van grootte H, die alleen afhangt van de circulerende stroom en de solenoïde draait dichtheid, "permea" voor het magnetische permeabiliteitsmateriaal μ, waardoor het magnetiseert. 

Dan is er een totaal veld van grootte B, Het hangt wel af van het materiaal dat zich in de solenoïde bevindt.

Lege solenoïde

Evenzo, als het materiaal in de solenoïde het vacuüm is, dan is het veld "permea" het vacuüm dat een resulterende veld B produceert. Het quotiënt tussen het veld B in vacuüm en H Geproduceerd door de solenoïde definieert de permeabiliteit van vacuüm, waarvan de waarde is:

 μof = 4π x 10^-7 (T⋅m)/a

Het blijkt dat de vorige waarde een exacte definitie was tot 20 mei 2019. Vanaf die datum werd een evaluatie van het internationale systeem gemaakt, wat daartoe leidt μof experimenteel worden gemeten.

De tot nu toe genomen maatregelen geven echter aan dat deze waarde extreem nauwkeurig is.

Magnetische permeabiliteitstabel

Materialen hebben een karakteristieke magnetische permeabiliteit. Nu is het mogelijk om magnetische permeabiliteit te vinden met andere eenheden. Laten we bijvoorbeeld de inductantie -eenheid nemen, de Henry (H):

1H = 1 (t ⋅ m²)/NAAR. 

Door deze eenheid te vergelijken die zich in het begin heeft voorgedaan, wordt gezien dat er een gelijkenis is, hoewel het verschil de vierkante meter is die de Henry bezit. Om deze reden wordt magnetische permeabiliteit beschouwd als een inductie per lengte -eenheid:

[μ] = h/m.

De Magnetische permeabiliteit μ Het is nauw verwant aan een andere fysieke eigenschap van de materialen, de genoemd magnetische gevoeligheid χ, die wordt gedefinieerd als:

Kan u van dienst zijn: mechanische energie: formules, concept, typen, voorbeelden, oefeningen

μ = μof (1 + χ)

In de vorige uitdrukking μof, Het is de Magnetische permeabiliteit van vacuüm.

De magnetische gevoeligheid χ Het is de evenredigheid tussen het externe veld H en de magnetisatie van het materiaal M.

Relatieve doorlatendheid

Het is heel gebruikelijk om de magnetische permeabiliteit uit te drukken met betrekking tot de permeabiliteit van vacuüm. Het staat bekend als relatieve permeabiliteit en is niets meer dan het quotiënt tussen de permeabiliteit van het materiaal met betrekking tot die van vacuüm.

Volgens deze definitie heeft de relatieve permeabiliteit geen eenheden. Maar het is een nuttig concept om materialen te classificeren. 

Materialen zijn bijvoorbeeld Ferromagnetisch, Zolang de relatieve permeabiliteit veel groter is dan de eenheid.

Op dezelfde manier, stoffen paramagnetisch Ze hebben een relatieve permeabiliteit net boven 1.

En ten slotte hebben diamagnetische materialen relatieve permeabiliteiten net onder de eenheid. De reden is dat ze op een zodanige manier worden gemagnetiseerd dat ze een veld produceren dat tegen het magnetische veld buiten is.

Het is vermeldenswaard dat ferromagnetische materialen een fenomeen hebben dat bekend staat als "hysterese", waarin ze het geheugen houden van de eerder toegepaste velden. Op grond van dit kenmerk kunnen ze een permanente magneet vormen.

Figuur 2. Ferriet magnetische herinneringen. Bron: Wikimedia Commons

Vanwege het magnetische geheugen van ferromagnetische materialen waren de memoires van de originele digitale computers kleine ferrietbulls gekruist door geleiders. Daar hielden ze de inhoud (1 of 0) uit het geheugen geëxtraheerd of gewist. 

De materialen en hun permeabiliteit

Hier zijn enkele materialen, met zijn magnetische permeabiliteit in H/M en tussen haakjes zijn relatieve permeabiliteit:

Ijzer: 6.3 x 10^-3 (5000)

Kobalt-hierro: 2.3 x 10^-2 (18000)

Nikkel-hierro: 1.25 x 10^-1 (100000)

Mangaan-zinc: 2.5 x 10^-2 (20000)

Koolstofstaal: 1.26 x 10^-4 (100)

Het kan je van dienst zijn: Pascal Tonel: How It Works and Experimenten

Neodimium -magneet: 1.32 x 10^-5 (1.05)

Platina: 1.26 x 10^-6 1.0003

Aluminium: 1.26 x 10^-6 1.00002

Lucht 1.256 x 10^-6 (1.0000004)

Teflon 1.256 x 10^-6 (1.00001)

Droog hout 1.256 x 10^-6 (1.0000003)

Koper 1.27 x10^-6 (0.999)

Puur water 1.26 x 10^-6 (0.999992)

Superconductor: 0 (0)

Tabelanalyse

Als we de waarden van deze tabel waarnemen, is het te zien dat er een eerste groep is met magnetische permeabiliteit gerelateerd aan die van vacuüm met hoge waarden. Dit zijn ferromagnetische materialen, zeer geschikt voor de productie van elektromagneten voor de productie van grote magnetische velden.

figuur 3. Curves B Vs. H voor ferromagnetische, paramagnetische en diamagnetische materialen. Bron: Wikimedia Commons.

Dan hebben we een tweede groep materialen, met relatieve magnetische permeabiliteit net boven 1. Dit zijn paramagnetische materialen.

Dan zijn materialen met relatieve magnetische permeabiliteit te zien net onder de eenheid. Dit zijn diamagnetische materialen zoals zuiver water en koper.

Eindelijk hebben we een supergeleider. Supergeleiders hebben geen magnetische permeabiliteit omdat het magnetische veld erin volledig uitsluit. Supergeleiders dienen niet om te worden gebruikt in de kern van een elektromagneet. 

Superconductor -elektromagneten worden echter meestal gebouwd, maar de supergeleider wordt in de wikkeling gebruikt om zeer hoge elektrische stromen vast te stellen die hoge magnetische velden produceren.

Referenties

1. Dialnet. Eenvoudige experimenten om magnetische permeabiliteit te vinden. Hersteld van: dialnet.verenigd.is
2. Figueroa, D. (2005). Serie: Physics for Science and Engineering. Deel 6. Elektromagnetisme. Uitgegeven door Douglas Figueroa (USB). 215-221.
3. Giancoli, D.  2006. Fysica: principes met toepassingen. 6e.Ed Prentice Hall. 560-562.
4. Kirkpatrick, l. 2007. Natuurkunde: een blik op de wereld. 6e afgekort editie. Cengage leren. 233.
5. YouTube. Magnetisme 5 - permeabiliteit. Hersteld van: YouTube.com
6. Wikipedia. Magnetisch veld. Hersteld van: is.Wikipedia.com
7. Wikipedia. Permeabiliteit (elektromagnetisme). Opgehaald uit: in.Wikipedia.com