Magnetisk permeabilitet

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 11. januar 2020; checks kræver 9 redigeringer .

Magnetisk permeabilitet er en fysisk størrelse , en koefficient (afhængig af mediets egenskaber), der karakteriserer forholdet mellem magnetisk induktion og magnetfeltstyrken i et stof. ${B}$ ${H}$

For forskellige medier er denne koefficient forskellig, så de taler om den magnetiske permeabilitet af et bestemt medium (hvilket antyder dets sammensætning, tilstand, temperatur osv.).

Normalt betegnet med et græsk bogstav . Det kan enten være en skalar (for isotrope stoffer ) eller en tensor (for anisotrope ). $\mu$

Historie

For første gang findes dette udtryk i Werner Siemens ' værk "Beiträge zur Theorie des Elektromagnetismus" ("Bidrag til teorien om elektromagnetisme") udgivet i 1881 [1] .

Definitioner

Forholdet mellem magnetisk induktion og magnetisk feltstyrke gennem magnetisk permeabilitet introduceres som:

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

og i det generelle tilfælde skal det her forstås som en tensor, som i komponentnotationen har formen [2] : $\mu$

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

For isotrope stoffer betyder notationen at gange en vektor med en skalar (den magnetiske permeabilitet er reduceret til en skalar i dette tilfælde). ${\vec {B}}=\mu _{0}\mu {\vec {H}}$

Den magnetiske konstant er angivet med . I det Gaussiske system er denne konstant dimensionsløs og lig med 1, mens den i det internationale enhedssystem (SI) er Gn/m ( N / A 2 ). Den magnetiske permeabilitet i begge enhedssystemer er en dimensionsløs størrelse . Nogle gange, når du bruger SI, kaldes produktet absolut, og koefficienten kaldes relativ magnetisk permeabilitet. $\mu_{0}$ ${\displaystyle \mu _{0}=1,25663706212(19)\cdot 10^{-6))$ $\mu$ $\mu _{0}\mu$ $\mu$

Betydning

Værdien af magnetisk permeabilitet afspejler, hvor massivt de magnetiske momenter af individuelle atomer eller molekyler i et givet medium er orienteret parallelt med det påførte eksterne magnetfelt af en vis standardstyrke, og hvor store disse momenter er. Værdier tæt på 1 svarer til en svag orientering af momenterne (næsten kaos i retninger, som uden et felt) og deres lillehed, og langt fra 1, tværtimod, høj orden og store værdier eller et stort antal af individuelle magnetiske momenter. $\mu$

Der er en analogi med indholdet af begrebet " dielektrisk konstant " som en indikator for målingen af reaktionen af de elektriske dipolmomenter af molekyler på et elektrisk felt.

Egenskaber

Den magnetiske permeabilitet i SI er relateret til den magnetiske modtagelighed χ ved relationen:

\mu =1+\chi

og i det Gaussiske system ser et lignende forhold ud

\mu =1+4\pi \chi

Generelt afhænger den magnetiske permeabilitet både af stoffets egenskaber og af magnetfeltets størrelse og retning for anisotrope stoffer (og derudover af temperatur, tryk osv.).

Det afhænger også af feltets ændringshastighed med tiden, især for en sinusformet ændring i feltet afhænger det af frekvensen af denne oscillation (i dette tilfælde, for at beskrive magnetiseringen, introduceres kompleks magnetisk permeabilitet for at beskrive stoffets effekt på faseskiftet B i forhold til H ). Ved tilstrækkeligt lave frekvenser, dvs. en lille ændringshastighed i feltet, kan det sædvanligvis i denne forstand anses for at være uafhængigt af frekvensen.

Magnetisk permeabilitet afhænger stærkt af størrelsen af feltet for medier, der er ikke-lineære i magnetisk følsomhed (et typisk eksempel er ferromagneter , som er karakteriseret ved magnetisk hysterese ). For sådanne medier kan den magnetiske permeabilitet, som et tal uafhængigt af feltet, angives tilnærmelsesvis i en lineær tilnærmelse.

For ikke-ferromagnetiske medier holder den lineære tilnærmelseskonst ret godt for en lang række feltstyrker. $\mu=$

Klassificering af stoffer efter værdien af magnetisk permeabilitet

Langt de fleste stoffer tilhører enten klassen af diamagneter ( ) eller til klassen af paramagneter ( ). Men der er en række stoffer - ferromagneter , såsom jern - der har mere udtalte magnetiske egenskaber. $\mu \mindreca 1$ $\mu \gtrapprox 1$

For ferromagneter, på grund af hysterese , er begrebet magnetisk permeabilitet strengt taget ikke anvendeligt. Men i et vist område af ændringer i magnetiseringsfeltet (i de tilfælde, hvor det var muligt at negligere den resterende magnetisering , men før mætning), er det muligt, i en bedre eller dårligere tilnærmelse, stadig at repræsentere denne afhængighed som lineær ( og for magnetisk bløde materialer er den nedre grænse muligvis ikke for praktisk signifikant), og i denne forstand kan størrelsen af den magnetiske permeabilitet også måles for dem.

Superledere i en række dele opfører sig, som om deres magnetiske permeabilitet er nul: Materialet skubber magnetfeltet ud, når det går i superledende tilstand. Nogle gange siges det formelt, at superledere er ideelle diamagneter, selvom situationen er mere kompliceret .

Den magnetiske permeabilitet af luft er omtrent lig med den magnetiske permeabilitet af vakuum og er taget lig med én i tekniske beregninger [3] .

Værditabeller

De to tabeller nedenfor viser værdierne for den magnetiske permeabilitet af nogle [4] stoffer.

En note om brug af den første tabel:

vi tager værdien af paramagneten, for eksempel luft - 0,38, gange den med og tilføje en, vi får = 1,00000038, $10^{-6}$ $\mu$
vi tager værdien af en diamagnet, for eksempel vand - 9, gange det med og trække fra enhed, vi får = 0,999991. $10^{-6}$ $\mu$

paramagneter, $\mu>1$	$(\mu -1)\cdot 10^{6}$	Diamagneter, $\mu <1$	$(1-\mu )\cdot 10^{6}$
Nitrogen	0,013	Brint	0,063
Luft	0,38	Benzen	7.5
Ilt	1.9	Vand	9
Ebonit	fjorten	Kobber	10.3
Aluminium	23	Glas	12.6
Wolfram	176	Stensalt	12.6
Platin	360	Kvarts	15.1
Flydende oxygen	3400	Bismuth	176

Medium	Følsomhed (volumetrisk, SI ) $\chi _{m}$	Absolut permeabilitet , Gn/m $\mu _{0}\mu$	Relativ permeabilitet $\mu$	Et magnetfelt	Maksimal frekvens
Metglas ( engelsk Metglas )		1,25	1.000.000 [5]	ved 0,5 T	100 kHz
Nanoperm ( engelsk Nanoperm )		10⋅10 -2	80.000 [6]	ved 0,5 T	10 kHz
mu metal		2,5⋅10 -2	20.000 [7]	ved 0,002 T
mu metal			50.000 [8]
Permalloy		1,0⋅10 -2	8000 [7]	ved 0,002 T
elektrisk stål		5,0⋅10 -3	4000 [7]	ved 0,002 T
Nikkel Zink Ferrit		2,0⋅10 -5 - 8,0⋅10 -4	16-640		100 kHz til 1 MHz
Mangan-Zink Ferrit		> 8,0⋅10 -4	640 (og mere)		100 kHz til 1 MHz
Stål		1,26⋅10 -4	100 [7]	ved 0,002 T
Nikkel		1,25⋅10 -4	100 [7] - 600	ved 0,002 T
Neodym magnet			1,05 [9]	op til 1,2-1,4 T
Platin		1,2569701⋅10 -6	1,000265
Aluminium	2,22⋅10 -5 [10]	1,2566650⋅10 -6	1,000022
Træ			1.00000043 [10]
Luft			1.00000037 [11]
Beton			1 [12]
Vakuum	0	1,2566371⋅10 -6 (μ 0 )	1 [13]
Brint	−2,2⋅10 -9 [10]	1,2566371⋅10 -6	1.0000000
Fluoroplast		1,2567⋅10 -6 [7]	1.0000
Safir	−2,1⋅10 -7	1,2566368⋅10 -6	0,99999976
Kobber	−6,4⋅10 -6 eller −9,2⋅10 -6 [10]	1,2566290⋅10 -6	0,999994
Vand	−8,0⋅10 -6	1,2566270⋅10 -6	0,999992
Bismuth	−1,66⋅10 -4	en	0,999834
superledere	−1	0	0

Se også

Noter

↑ Werner von Siemens, Lebenserinnerungen
↑ Summation over et gentaget indeks ( j ) er underforstået, det vil sige, at indgangen skal forstås som følger: . Denne post betyder, som det er let at se, multiplikationen af en vektor til venstre med en matrix i henhold til reglerne for matrixmultiplikation. ${\displaystyle \mu _{ij}H_{j}\equiv \sum \limits _{j=1}^{3}\mu _{ij}H_{j))$
↑ Magnetisering af stål. Magnetisk permeabilitet. (utilgængeligt link) . Hentet 16. juli 2011. Arkiveret fra originalen 19. marts 2011. (ubestemt)
↑ Magnetisk permeabilitet. Mediets magnetiske permeabilitet. Relativ magnetisk permeabilitet. Magnetisk permeabilitet af et stof (utilgængeligt link) . Hentet 16. juli 2011. Arkiveret fra originalen 12. februar 2012. (ubestemt)
↑ "Metglas Magnetic Alloy 2714A", ''Metglas'' (utilgængeligt link) . metglas.com. Hentet 8. november 2011. Arkiveret fra originalen 3. juni 2012. (ubestemt)
↑ "Typiske materialeegenskaber for NANOPERM", ''Magnetec'' (PDF). Hentet: 8. november 2011. (ubestemt)
↑ 1 2 3 4 5 6 "Relativ permeabilitet", ''Hyperfysik'' . hyperphysics.phy-astr.gsu.edu. Hentet 8. november 2011. Arkiveret fra originalen 3. juni 2012. (ubestemt)
↑ Nikkellegeringer-rustfrit stål, nikkelkobberlegeringer, nikkelkromlegeringer, lavekspansionslegeringer . Nikkel-legeringer.net. Hentet 8. november 2011. Arkiveret fra originalen 3. juni 2012. (ubestemt)
↑ Juha Pyrhönen, Tapani Jokinen, Valéria Hrabovcová. Design af roterende elektriske maskiner (neopr.) . - John Wiley and Sons , 2009. - S. 232. - ISBN 0-470-69516-1 .
↑ 1 2 3 4 Richard A. Clarke. Clarke, R. ''Magnetiske egenskaber af materialer'', surrey.ac.uk . ee.surrey.ac.uk. Hentet 8. november 2011. Arkiveret fra originalen 3. juni 2012. (ubestemt)
↑ BD Cullity og CD Graham (2008), Introduction to Magnetic Materials, 2. udgave, 568 s., s.16
↑ NDT.net. Bestemmelse af in situ betons dielektriske egenskaber ved radarfrekvenser . Ndt.net. Hentet 8. november 2011. Arkiveret fra originalen 3. juni 2012. (ubestemt)
↑ Præcis, per definition.

Ordbøger og encyklopædier	Flot dansk stor kinesisk Britannica (online)
I bibliografiske kataloger	J9U : 987007543559805171 LCCN : sh85079728