электрика, сигнализация, видеонаблюдение, контроль доступа (СКУД), инженерно технические системы (ИТС)

ЧТО ТАКОЕ МАГНИТНАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ

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.

Магнитная проницаемость измеряется в различных единицах, в зависимости от того, какую именно мы рассматриваем: абсолютную или относительную.

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.

Относительная магнитная проницаемость является безразмерной величиной и, следовательно, не имеет единиц измерения.


АБСОЛЮТНАЯ МАГНИТНАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ

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:

Абсолютная магнитная проницаемость (μ) — это отношение магнитной индукции (B) в данном веществе к напряженности магнитного поля (H), которое ее вызвало: μ = B / H

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.


ОТНОСИТЕЛЬНАЯ МАГНИТНАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ

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:

Относительная магнитная проницаемость определяется как отношение абсолютной проницаемости вещества (мю) к абсолютной проницаемости вакуума (μ0): μr = μ / μ0

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.


ЗНАЧЕНИЯ ДЛЯ ВАКУУМА, ВОЗДУХА И ДРУГИХ ВЕЩЕСТВ И СРЕД

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.

В вакууме отсутствуют какие-либо вещества, способные влиять на магнитное поле, поэтому его мю0 считается эталонной величиной.

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.

Ее относительное значение составляет примерно 1,00000037, что настолько близко к единице, что в большинстве практических расчетов принимается равной 1.

Это свойство воздуха имеет большое значение в технике, особенно при проектировании трансформаторов и других электромагнитных устройств, где воздушные зазоры играют важную роль.

Классификация веществ основных типов веществ

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.


ФОРМУЛЫ И РАСЧЕТЫ

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:

Практическое применение

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.

Зависимость от внешних факторов

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.

Способы и методы измерений

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.



© 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