Magneettinen läpäisevyys

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 11. tammikuuta 2020 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 9 muokkausta .

Magneettinen permeabiliteetti on fysikaalinen suure , kerroin (riippuen väliaineen ominaisuuksista), joka luonnehtii magneettisen induktion ja aineen magneettikentän voimakkuuden välistä suhdetta . ${\näyttötyyli {B}}$ ${\näyttötyyli {H}}$

Eri medioissa tämä kerroin on erilainen, joten he puhuvat tietyn väliaineen magneettisesta läpäisevyydestä (mikä tarkoittaa sen koostumusta, tilaa, lämpötilaa jne.).

Yleensä merkitään kreikkalaisella kirjaimella . Se voi olla joko skalaari ( isotrooppisille aineille ) tai tensori ( anisotrooppisille aineille ). $\mu$

Historia

Tämä termi esiintyy ensimmäistä kertaa Werner Siemensin vuonna 1881 julkaistussa teoksessa "Beiträge zur Theorie des Elektromagnetismus" ("Sähkömagnetismin teorian panos") [1] .

Määritelmät

Magneettisen induktion ja magneettikentän voimakkuuden välinen suhde magneettisen permeabiliteetin kautta esitetään seuraavasti:

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

ja yleisessä tapauksessa se tulee ymmärtää tässä tensorina, joka komponenttimerkinnässä on muotoa [2] : $\mu$

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

Isotrooppisille aineille merkintä tarkoittaa vektorin kertomista skalaarilla (magneettinen permeabiliteetti pienenee tässä tapauksessa skalaariin). ${\vec {B}}=\mu _{0}\mu {\vec {H}}$

Magneettivakio on merkitty . Gaussin järjestelmässä tämä vakio on dimensioton ja yhtä suuri kuin 1, kun taas kansainvälisessä yksikköjärjestelmässä (SI) se on Gn/m ( N / A 2 ). Magneettinen permeabiliteetti molemmissa yksikköjärjestelmissä on dimensioton suure . Joskus SI:tä käytettäessä tuotetta kutsutaan absoluuttiseksi ja kerrointa suhteelliseksi magneettiseksi permeabiliteetiksi. $\mu_{0}$ ${\displaystyle \mu _{0}=1,25663706212(19)\cdot 10^{-6))$ $\mu$ $\mu _{0}\mu$ $\mu$

Merkitys

Magneettisen permeabiliteetin arvo heijastaa sitä, kuinka massiivisesti tietyn väliaineen yksittäisten atomien tai molekyylien magneettiset momentit ovat suuntautuneet yhdensuuntaisesti tietyn vakiovoimakkuuden omaavan ulkoisen magneettikentän kanssa ja kuinka suuria nämä momentit ovat. Arvot lähellä 1 vastaavat hetkien heikkoa orientaatiota (melkein kaaos suunnissa, ikään kuin ilman kenttää) ja niiden pienuutta, ja kaukana 1:stä, päinvastoin korkea järjestys ja suuret arvot tai suuri määrä yksittäisistä magneettimomenteista. $\mu$

On olemassa analogia " dielektrisyysvakion " käsitteen sisällön kanssa indikaattorina molekyylien sähköisten dipolimomenttien vasteen sähkökenttään.

Ominaisuudet

Magneettinen permeabiliteetti SI:ssä on suhteessa magneettiseen susceptibiliteettiin χ suhteella:

\mu =1+\chi

ja Gaussin järjestelmässä samanlainen suhde näyttää

\mu =1+4\pi \chi

Yleisesti ottaen magneettinen permeabiliteetti riippuu sekä aineen ominaisuuksista että anisotrooppisten aineiden magneettikentän suuruudesta ja suunnasta (ja lisäksi lämpötilasta, paineesta jne.).

Se riippuu myös kentän muutosnopeudesta ajan myötä, varsinkin sinimuotoisessa muutoksessa kentässä, se riippuu tämän värähtelyn taajuudesta (tässä tapauksessa magnetisoinnin kuvaamiseksi otetaan käyttöön kompleksinen magneettinen permeabiliteetti kuvaamaan aineen vaikutus faasisiirtymään B suhteessa H ). Riittävän matalilla taajuuksilla eli pienellä kentän muutosnopeudella sitä voidaan yleensä tässä mielessä pitää taajuudesta riippumattomana.

Magneettinen permeabiliteetti riippuu voimakkaasti kentän suuruudesta väliaineille, jotka ovat magneettisesti epälineaarisia (tyypillinen esimerkki ovat ferromagneetit , joille on ominaista magneettinen hystereesi ). Tällaisille väliaineille magneettinen permeabiliteetti kentästä riippumattomana lukuna voidaan ilmaista likimääräisesti lineaarisella approksimaatiolla.

Ei-ferromagneettisille medioille lineaarinen approksimaatio pätee melko hyvin monenlaisille kenttävoimakkuuksille. $\mu=$

Aineiden luokitus magneettisen permeabiliteetin arvon mukaan

Suurin osa aineista kuuluu joko diamagneettien luokkaan ( ) tai paramagneettien luokkaan ( ). Mutta on useita aineita - ferromagneetteja , kuten rauta - joilla on selvempiä magneettisia ominaisuuksia. $\mu \lessnoin 1$ $\mu \gtrapprox 1$

Ferromagneeteille hystereesin vuoksi magneettisen permeabiliteetin käsitettä ei tarkalleen ottaen voida soveltaa. Kuitenkin tietyllä magnetointikentän muutosalueella (niissä tapauksissa, joissa oli mahdollista jättää huomiotta jäännösmagnetointi , mutta ennen kyllästystä) on mahdollista, paremmalla tai huonommalla approksimaatiolla, esittää tämä riippuvuus edelleen lineaarisena ( ja magneettisesti pehmeillä materiaaleilla alaraja ei välttämättä ole käytännössä liian merkittävä), ja tässä mielessä niille voidaan myös mitata magneettisen permeabiliteetin suuruus.

Suprajohteet useissa osissa käyttäytyvät ikään kuin niiden magneettinen permeabiliteetti olisi nolla: materiaali työntää magneettikentän ulos, kun se menee suprajohtavaan tilaan. Joskus muodollisesti sanotaan, että suprajohteet ovat ihanteellisia diamagneetteja, vaikka tilanne onkin monimutkaisempi .

Ilman magneettinen permeabiliteetti on suunnilleen yhtä suuri kuin tyhjiön magneettinen permeabiliteetti, ja se on teknisissä laskelmissa yhtä suuri [3] .

Arvotaulukot

Kaksi alla olevaa taulukkoa esittävät joidenkin [4] aineiden magneettisen permeabiliteetin arvot.

Huomautus ensimmäisen taulukon käytöstä:

otamme paramagneetin arvon, esimerkiksi ilma - 0,38, kerromme sen ja lisäämme yhden, saamme = 1,00000038, $10^{-6}$ $\mu$
otamme diamagneetin arvon, esimerkiksi vesi - 9, kerromme sen ja vähennämme yksiköstä, saamme = 0,999991. $10^{-6}$ $\mu$

paramagneetit, $\mu>1$	$(\mu -1)\cdot 10^{6}$	Diamagneetit, $\mu <1$	$(1-\mu )\cdot 10^{6}$
Typpi	0,013	Vety	0,063
ilmaa	0,38	Bentseeni	7.5
Happi	1.9	Vesi	9
Eboniitti	neljätoista	Kupari	10.3
Alumiini	23	Lasi	12.6
Volframi	176	Vuorisuola	12.6
Platina	360	Kvartsi	15.1
Nestemäinen happi	3400	Vismutti	176

Keskikokoinen	Herkkyys (volumetrinen, SI ) $\chi _{m}$	Absoluuttinen läpäisevyys , Gn/m $\mu _{0}\mu$	Suhteellinen läpäisevyys $\mu$	Magneettikenttä	Maksimitaajuus _
Metglas ( englanniksi Metglas )		1.25	1 000 000 [5]	0,5T _	100 kHz
Nanoperm ( englanniksi Nanoperm )		10⋅10 -2	80 000 [6]	0,5T	10 kHz
mu metallia		2,5⋅10 -2	20 000 [7]	0,002 T
mu metallia			50 000 [8]
Permalloy		1,0⋅10 -2	8000 [7]	0,002 T
sähköterästä		5,0⋅10 -3	4000 [7]	0,002 T
Nikkelinkkiferriitti		2,0⋅10 -5 - 8,0⋅10 -4	16-640		100 kHz - 1 MHz
Mangaani-sinkkiferriitti		> 8,0⋅10 -4	640 (ja enemmän)		100 kHz - 1 MHz
Teräs		1,26⋅10 -4	100 [7]	0,002 T
Nikkeli		1,25⋅10 -4	100 [7] - 600	0,002 T
Neodyymimagneetti			1.05 [9]	1,2-1,4 T asti
Platina		1,2569701⋅10 -6	1,000265
Alumiini	2,22⋅10 -5 [10]	1,2566650⋅10 -6	1.000022
Puu			1,00000043 [10]
ilmaa			1,00000037 [11]
Betoni			1 [12]
Tyhjiö	0	1,2566371⋅10 -6 (μ 0 )	1 [13]
Vety	−2,2⋅10 -9 [10]	1,2566371⋅10 -6	1.0000000
Fluoroplast		1,2567⋅10 -6 [7]	1.0000
Safiiri	−2,1⋅10 -7	1,2566368⋅10 -6	0,99999976
Kupari	−6,4⋅10 -6 tai −9,2⋅10 -6 [10]	1,2566290⋅10 -6	0,999994
Vesi	−8,0⋅10 -6	1,2566270⋅10 -6	0,999992
Vismutti	−1,66⋅10 -4	yksi	0,999834
suprajohteet	−1	0	0

Katso myös

Muistiinpanot

↑ Werner von Siemens, Lebenserinnerungen
↑ Toistuvan indeksin ( j ) summaus on oletettu, eli merkintä tulee ymmärtää seuraavasti: . Tämä merkintä, kuten on helppo nähdä, tarkoittaa vasemmalla olevan vektorin kertomista matriisilla matriisin kertolaskusääntöjen mukaisesti. ${\displaystyle \mu _{ij}H_{j}\equiv \sum \limits _{j=1}^{3}\mu _{ij}H_{j))$
↑ Teräksen magnetointi. Magneettinen läpäisevyys. (linkki ei saatavilla) . Haettu 16. heinäkuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 19. maaliskuuta 2011. (määrätön)
↑ Magneettinen läpäisevyys. Väliaineen magneettinen läpäisevyys. Suhteellinen magneettinen permeabiliteetti. Aineen magneettinen läpäisevyys (pääsemätön linkki) . Haettu 16. heinäkuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 12. helmikuuta 2012. (määrätön)
↑ "Metglas Magnetic Alloy 2714A", ''Metglas'' (linkki ei saatavilla) . metglas.com. Haettu 8. marraskuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 3. kesäkuuta 2012. (määrätön)
↑ "NANOPERM:n tyypilliset materiaaliominaisuudet", ''Magnetec'' (PDF). Haettu: 8.11.2011. (määrätön)
↑ 1 2 3 4 5 6 "Suhteellinen läpäisevyys", "Hyperfysiikka" . hyperphysics.phy-astr.gsu.edu. Haettu 8. marraskuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 3. kesäkuuta 2012. (määrätön)
↑ Nikkeliseokset - ruostumattomat teräkset, nikkeli-kupariseokset, nikkelikromiseokset, vähän paisuvat seokset . Nickel-alloys.net. Haettu 8. marraskuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 3. kesäkuuta 2012. (määrätön)
↑ Juha Pyrhönen, Tapani Jokinen, Valéria Hrabovcová. Pyörivien sähkökoneiden suunnittelu (uus.) . - John Wiley and Sons , 2009. - S. 232. - ISBN 0-470-69516-1 .
↑ 1 2 3 4 Richard A. Clarke. Clarke, R. ''Materiaalien magneettiset ominaisuudet'', surrey.ac.uk . ee.surrey.ac.uk. Haettu 8. marraskuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 3. kesäkuuta 2012. (määrätön)
↑ BD Cullity ja CD Graham (2008), Johdatus magneettisiin materiaaleihin, 2. painos, 568 s., s. 16
↑ NDT.net. In situ - betonin dielektristen ominaisuuksien määritys tutkataajuuksilla . Ndt.net. Haettu 8. marraskuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 3. kesäkuuta 2012. (määrätön)
↑ Aivan, määritelmän mukaan.

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Suuri tanskalainen iso kiinalainen Britannica (verkossa)
Bibliografisissa luetteloissa	J9U : 987007543559805171 LCCN : sh85079728