Magnetická permeabilita

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 11. ledna 2020; kontroly vyžadují 9 úprav .

Magnetická permeabilita je fyzikální veličina , koeficient (v závislosti na vlastnostech prostředí), který charakterizuje vztah mezi magnetickou indukcí a silou magnetického pole v látce. ${B}$ ${H}$

Pro různá média je tento koeficient různý, hovoří se tedy o magnetické permeabilitě konkrétního média (z čehož vyplývá jeho složení, stav, teplota atd.).

Obvykle se označuje řeckým písmenem . Může to být buď skalární (pro izotropní látky ) nebo tenzor (pro anizotropní ). $\mu$

Historie

Poprvé se tento termín vyskytuje v práci Wernera Siemense „Beiträge zur Theorie des Elektromagnetismus“ („Příspěvek k teorii elektromagnetismu“) publikované v roce 1881 [1] .

Definice

Vztah mezi magnetickou indukcí a silou magnetického pole prostřednictvím magnetické permeability je představen jako:

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

a v obecném případě je zde třeba chápat jako tenzor, který má ve složkovém zápisu tvar [2] : $\mu$

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

U izotropních látek znamená zápis násobení vektoru skalárem (magnetická permeabilita je v tomto případě redukována na skalár). ${\vec {B}}=\mu _{0}\mu {\vec {H}}$

Magnetická konstanta je označena . V Gaussově soustavě je tato konstanta bezrozměrná a rovná se 1, zatímco v Mezinárodní soustavě jednotek (SI) je to Gn/m ( N / A 2 ). Magnetická permeabilita v obou soustavách jednotek je bezrozměrná veličina . Někdy se při použití SI součin nazývá absolutní a koeficient se nazývá relativní magnetická permeabilita. $\mu_{0}$ ${\displaystyle \mu _{0}=1,25663706212(19)\cdot 10^{-6))$ $\mu$ $\mu _{0}\mu$ $\mu$

Význam

Hodnota magnetické permeability odráží, jak masivně jsou magnetické momenty jednotlivých atomů nebo molekul daného prostředí orientovány rovnoběžně s aplikovaným vnějším magnetickým polem určité standardní síly a jak velké tyto momenty jsou. Hodnoty blízké 1 odpovídají slabé orientaci momentů (téměř chaos ve směrech, jakoby bez pole) a jejich malosti a zdaleka ne 1, naopak vysoké řazení a velké hodnoty nebo velký počet jednotlivých magnetických momentů. $\mu$

Existuje analogie s obsahem pojmu " dielektrická konstanta " jako indikátoru míry odezvy elektrických dipólových momentů molekul na elektrické pole.

Vlastnosti

Magnetická permeabilita v SI souvisí s magnetickou susceptibilitou χ vztahem:

\mu =1+\chi

a v Gaussově systému vypadá podobný vztah

\mu =1+4\pi \chi

Obecně lze říci, že magnetická permeabilita závisí jak na vlastnostech látky, tak na velikosti a směru magnetického pole u anizotropních látek (a navíc na teplotě, tlaku atd.).

Závisí také na rychlosti změny pole s časem, zejména u sinusové změny pole závisí na frekvenci tohoto kmitání (v tomto případě pro popis magnetizace je pro popis zavedena komplexní magnetická permeabilita vliv látky na fázový posun B vůči H ). Při dostatečně nízkých frekvencích, tj. malé rychlosti změny pole, může být v tomto smyslu obvykle považováno za nezávislé na frekvenci.

Magnetická permeabilita silně závisí na velikosti pole pro média, která mají nelineární magnetickou susceptibilitu (typickým příkladem jsou feromagnetika , která se vyznačují magnetickou hysterezí ). Pro taková média může být magnetická permeabilita jako číslo nezávislé na poli indikováno přibližně v lineární aproximaci.

Pro neferomagnetická média platí konst lineární aproximace poměrně dobře pro široký rozsah intenzity pole. $\mu=$

Klasifikace látek podle hodnoty magnetické permeability

Naprostá většina látek patří buď do třídy diamagnetů ( ) nebo do třídy paramagnetů ( ). Existuje však řada látek - feromagnetika , jako je železo - které mají výraznější magnetické vlastnosti. $\mu \lesspřibližně 1$ $\mu \gtracca 1$

Pro feromagnetika, kvůli hysterezi , koncept magnetické permeability, přísně vzato, neplatí. V určitém rozsahu změn magnetizačního pole (v těch případech, kdy bylo možné zanedbat zbytkovou magnetizaci , ale před saturací), je možné v lepší či horší aproximaci ještě tuto závislost znázornit jako lineární ( a pro magneticky měkké materiály nemusí být spodní hranice příliš prakticky významná) a v tomto smyslu u nich lze měřit i velikost magnetické permeability.

Supravodiče se v řadě částí chovají, jako by jejich magnetická permeabilita byla nulová: materiál vytlačí magnetické pole , když přejde do supravodivého stavu. Někdy se formálně říká, že supravodiče jsou ideální diamagnety, i když situace je složitější .

Magnetická permeabilita vzduchu je přibližně rovna magnetické permeabilitě vakua a v technických výpočtech se bere rovna jedné [3] .

Tabulky hodnot

Dvě níže uvedené tabulky ukazují hodnoty magnetické permeability některých [4] látek.

Poznámka k použití první tabulky:

vezmeme hodnotu paramagnetu, například vzduch - 0,38, vynásobíme ji a přidáme jedničku, dostaneme = 1,00000038, $10^{-6}$ $\mu$
vezmeme hodnotu diamagnetu, například voda - 9, vynásobíme ji a odečteme od jednoty, dostaneme = 0,999991. $10^{-6}$ $\mu$

paramagnety, $\mu>1$	${\displaystyle (\mu -1)\cdot 10^{6))$	diamagnety, $\mu <1$	${\displaystyle (1-\mu )\cdot 10^{6))$
Dusík	0,013	Vodík	0,063
Vzduch	0,38	Benzen	7.5
Kyslík	1.9	Voda	9
Ebonit	čtrnáct	Měď	10.3
Hliník	23	Sklenka	12.6
Wolfram	176	Kamenná sůl	12.6
Platina	360	Křemen	15.1
Kapalný kyslík	3400	Vizmut	176

Střední	Citlivost (objemová, SI ) $\chi _{m}$	Absolutní propustnost , Gn/m $\mu _{0}\mu$	Relativní propustnost $\mu$	Magnetické pole	Maximální frekvence
Metglas ( anglicky Metglas )		1.25	1 000 000 [5]	při 0,5T	100 kHz
Nanoperm ( anglicky Nanoperm )		10⋅10 -2	80 000 [6]	při 0,5T	10 kHz
mu kov		2,5⋅10 -2	20 000 [7]	na 0,002 T
mu kov			50 000 [8]
Permalloy		1,0⋅10 -2	8000 [7]	na 0,002 T
elektrotechnická ocel		5,0⋅10 -3	4000 [7]	na 0,002 T
Nikl Zinek Ferit		2,0⋅10 -5 - 8,0⋅10 -4	16-640		100 kHz až 1 MHz
Mangan-zinkový ferit		> 8,0⋅10 -4	640 (a více)		100 kHz až 1 MHz
Ocel		1,26⋅10 -4	100 [7]	na 0,002 T
Nikl		1,25⋅10 -4	100 [7] - 600	na 0,002 T
Neodymový magnet			1,05 [9]	až 1,2-1,4 T
Platina		1,2569701⋅10 -6	1,000265
Hliník	2,22⋅10 -5 [10]	1,2566650⋅10 -6	1,000022
Dřevo			1,00000043 [10]
Vzduch			1,00000037 [11]
Beton			1 [12]
Vakuum	0	1,2566371⋅10 -6 (μ 0 )	1 [13]
Vodík	−2,2⋅10 -9 [10]	1,2566371⋅10 -6	1,0000000
Fluoroplast		1,2567⋅10 -6 [7]	1,0000
Safír	−2,1⋅10 -7	1,2566368⋅10 -6	0,99999976
Měď	−6,4⋅10 -6 nebo −9,2⋅10 -6 [10]	1,2566290⋅10 -6	0,999994
Voda	−8,0⋅10 -6	1,2566270⋅10 -6	0,999992
Vizmut	−1,66⋅10 -4	jeden	0,999834
supravodiče	−1	0	0

Viz také

Poznámky

↑ Werner von Siemens, Lebenserinnerungen
↑ Součet přes opakující se index ( j ) je implikován, to znamená, že záznam by měl být chápán následovně: . Tento záznam, jak je dobře vidět, znamená násobení vektoru vlevo maticí podle pravidel násobení matic. ${\displaystyle \mu _{ij}H_{j}\equiv \sum \limits _{j=1}^{3}\mu _{ij}H_{j))$
↑ Magnetizace oceli. Magnetická permeabilita. (nedostupný odkaz) . Získáno 16. července 2011. Archivováno z originálu 19. března 2011. (neurčitý)
↑ Magnetická permeabilita. Magnetická permeabilita prostředí. Relativní magnetická permeabilita. Magnetická permeabilita látky (nepřístupný článek) . Získáno 16. července 2011. Archivováno z originálu 12. února 2012. (neurčitý)
↑ "Metglas Magnetic Alloy 2714A", ''Metglas'' (nedostupný odkaz) . metglas.com. Získáno 8. listopadu 2011. Archivováno z originálu dne 3. června 2012. (neurčitý)
↑ "Typické vlastnosti materiálu NANOPERM", ''Magnetec'' (PDF). Staženo: 8. listopadu 2011. (neurčitý)
↑ 1 2 3 4 5 6 "Relativní propustnost", "Hyperfyzika" . hyperphysics.phy-astr.gsu.edu. Získáno 8. listopadu 2011. Archivováno z originálu dne 3. června 2012. (neurčitý)
↑ Slitiny niklu-nerezové oceli, slitiny niklu a mědi, slitiny niklu a chrómu, slitiny s nízkou roztažností . Nickel-alloys.net. Získáno 8. listopadu 2011. Archivováno z originálu dne 3. června 2012. (neurčitý)
↑ Juha Pyrhönen, Tapani Jokinen, Valéria Hrabovcová. Konstrukce točivých elektrických strojů (neopr.) . - John Wiley and Sons , 2009. - S. 232. - ISBN 0-470-69516-1 .
↑ 1 2 3 4 Richard A. Clarke. Clarke, R. ''Magnetické vlastnosti materiálů'', surrey.ac.uk . ee.surrey.ac.uk. Získáno 8. listopadu 2011. Archivováno z originálu dne 3. června 2012. (neurčitý)
↑ BD Culity a CD Graham (2008), Úvod do magnetických materiálů, 2. vydání, 568 s., s.16
↑ NDT.net. Stanovení dielektrických vlastností betonu in situ při radarových frekvencích . Ndt.net. Získáno 8. listopadu 2011. Archivováno z originálu dne 3. června 2012. (neurčitý)
↑ Přesně podle definice.

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština velká čínština Britannica (online)
V bibliografických katalozích	J9U : 987007543559805171 LCCN : sh85079728