Магнитная проницаемость (μ) является фундаментальной физической величиной, характеризующей способность материала поддерживать образование магнитного поля внутри себя.
Это свойство показывает, насколько легко материал может быть намагничен под воздействием внешнего магнитного поля.
В физике различают абсолютную и относительную магнитную проницаемость.
Абсолютная проницаемость измеряется в следующих единицах:
Генри на метр (Гн/м).
Это основная единица измерения в системе СИ.
Ньютон на ампер в квадрате (Н/А2).
Эта единица эквивалентна Гн/м и может использоваться как альтернатива.
Обе эти единицы (Гн/м и Н/А2) выражают способность материала проводить магнитный поток в абсолютных единицах.
Это физическая величина, характеризующая способность вещества намагничиваться под действием внешнего поля, а также способность вещества проводить магнитный поток.
Простыми словами, она показывает, насколько хорошо материал "пропускает" или "поддерживает" поле.
Формальное определение:
Характеристики и проявления:
Это значение является свойством конкретного материала и зависит от его атомной структуры. Разные материалы имеют разные значения μ.
Чем больше значение μ, тем сильнее материал намагничивается под воздействием внешнего поля и тем больше магнитный поток через него проходит.
Это абсолютная величина, а не относительная .
Материал с высокими абсолютными значениями усиливает магнитное поле, а с низкими – ослабляет его.
Это безразмерная величина, которая показывает, во сколько раз магнитная проницаемость какого-либо вещества отличается от величины для вакуума.
Она характеризует способность материала намагничиваться по сравнению с вакуумом, который считается эталонным материалом.
Формальное определение:
где буквой мю обозначена магнитная проницаемость:
Характеристики и проявления:
Этот параметр является безразмерной величиной, так как она является отношением двух однородных величин.
Он показывает, во сколько раз магнитные свойства вещества отличаются от свойств вакуума, является характеристикой материала и зависит от его свойств.
Относительное усиление/ ослабление: μr > 1 означает, что материал усиливает внешнее поле по сравнению с вакуумом, а μr < 1 означает, что материал его ослабляет.
Магнитная проницаемость вакуума (μ0 – мю нулевое)
Является универсальной константой (магнитной постоянной), равной 4π * 10-7 (1,2566371*10−6) Гн/м. Это значение служит точкой отсчета при сравнении свойств различных материалов.
Это значение играет важную роль в расчетах электромагнитных полей и является основой для определения относительной величины проницаемости других сред.
Магнитная проницаемость воздуха.
Воздух, как и другие газы при нормальных условиях, обладает магнитной проницаемостью, практически равной значению для вакуума.
Это свойство воздуха имеет большое значение в технике, особенно при проектировании трансформаторов и других электромагнитных устройств, где воздушные зазоры играют важную роль.
Диамагнетики.
Диамагнетики характеризуются относительной магнитной проницаемостью чуть меньше единицы.
К ним относятся такие вещества, как:
В диамагнетиках внешнее поле индуцирует момент, направленный противоположно полю. У меди, например, она составляет около 0,999994.
Парамагнетики.
Парамагнетики имеют относительную магнитную проницаемость немного больше единицы.
К парамагнетикам относятся:
В этих материалах магнитные моменты атомов ориентируются по направлению внешнего поля, однако эффект является слабым из-за теплового движения.
Ферромагнетики.
Ферромагнетики обладают очень высокой относительной магнитной проницаемостью, которая может достигать значений в несколько тысяч и даже сотен тысяч.
К ним относятся:
Ферромагнетики способны сохранять намагниченность после удаления внешнего поля.
Основная формула для расчета мю:
μ = μ0 * μr
где мю – магнитная проницаемость:
Магнитная индукция связана с напряженностью магнитного поля через магнитную проницаемость:
B = μH
где:
В электротехнике.
Знание значений μr материалов критически важно при проектировании трансформаторов, электродвигателей и генераторов.
Сердечники трансформаторов изготавливаются из материалов с высокой проницаемостью для усиления магнитного потока.
В системах защиты.
Материалы с высокой магнитной проницаемостью используются для создания экранов, защищающих чувствительное оборудование от внешних магнитных полей.
Это особенно важно в медицинском оборудовании и точных измерительных приборах.
Температурная.
Магнитная проницаемость ферромагнетиков существенно зависит от температуры. При достижении точки Кюри ферромагнетик теряет свои магнитные свойства и становится парамагнетиком.
От напряженности поля.
Для ферромагнетиков характерна нелинейная зависимость от напряженности внешнего поля, что отражается в явлении гистерезиса.
Существует несколько методов измерения магнитной проницаемости материалов:
1. Баллистический метод основан на измерении магнитного потока с помощью баллистического гальванометра.
2. Мостовой метод использует сравнение индуктивностей двух катушек с исследуемым и эталонным образцами.
3. Резонансный метод основан на измерении резонансной частоты колебательного контура с исследуемым образцом.
Заключение.
Магнитная проницаемость является ключевой характеристикой материалов в электромагнетизме.
Понимание её свойств и закономерностей необходимо для разработки и оптимизации различных электротехнических устройств.
Правильный выбор материалов с учетом их свойств позволяет создавать более эффективные и надежные устройства, от простых трансформаторов до сложных систем защиты.
Рекомендуемые материалы:
Ток, напряжение, сопротивление
Закон Ома для участка цепи, формула, определение
Законы Кирхгофа, формула и определение первого и второго законов Кирхгофа
Переменный ток, трехфазные ток и напряжение
Фаза, ноль, заземление. Как их определить и что это такое
Схема подключения электродвигателя, подключение трехфазного двигателя в однофазную сеть
Диэлектрическая проницаемость среды – что показывает и в чем измеряется
© 2012-2025 г.г. Все права защищены.
Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов