Permeabilidad magnética- cantidad física, coeficiente (dependiendo de las propiedades del medio), que caracteriza la relación entre la inducción magnética texvc extraviado; Consulte matemáticas/LÉAME para obtener ayuda con la configuración): (B) y la fuerza del campo magnético No se puede analizar la expresión (archivo ejecutable texvc extraviado; Consulte matemáticas/LÉAME para obtener ayuda con la configuración): (H) en sustancia. Para diferentes medios, este coeficiente es diferente, por lo que hablan de la permeabilidad magnética de un medio en particular (lo que implica su composición, estado, temperatura, etc.).

Encontrado por primera vez en el trabajo de Werner Siemens "Beiträge zur Theorie des Elektromagnetismus" ("Contribución a la teoría del electromagnetismo") en 1881.

Por lo general, denotado por una letra griega No se puede analizar la expresión (archivo ejecutable texvc . Puede ser un escalar (para sustancias isotrópicas) o un tensor (para sustancias anisotrópicas).

En general, la relación entre la inducción magnética y la intensidad del campo magnético a través de la permeabilidad magnética se presenta como

No se puede analizar la expresión (archivo ejecutable texvc extraviado; Consulte math/README para obtener ayuda con la configuración): \vec(B) = \mu\vec(H),

y No se puede analizar la expresión (archivo ejecutable texvc extraviado; Consulte math/README para obtener ayuda con la configuración): \mu en el caso general, aquí debe entenderse como un tensor, que en la notación de componentes corresponde a:

No se puede analizar la expresión (archivo ejecutable texvc extraviado; Consulte math/README para obtener ayuda con la configuración): \ B_i = \mu_(ij)H_j

Para sustancias isotrópicas, la relación:

No se puede analizar la expresión (archivo ejecutable texvc extraviado; Consulte math/README para obtener ayuda con la configuración): \vec(B) = \mu\vec(H)

puede entenderse en el sentido de multiplicar un vector por un escalar (la permeabilidad magnética se reduce en este caso a un escalar).

Con frecuencia la designación No se puede analizar la expresión (archivo ejecutable texvc extraviado; Consulte math/README para obtener ayuda con la configuración): \mu se usa de manera diferente que aquí, es decir, para la permeabilidad magnética relativa (en este caso No se puede analizar la expresión (archivo ejecutable texvc extraviado; Consulte math/README para obtener ayuda con la configuración): \mu coincide con la del GHS).

La dimensión de la permeabilidad magnética absoluta en SI es la misma que la dimensión de la constante magnética, es decir, H/o/2.

La permeabilidad magnética relativa en SI está relacionada con la susceptibilidad magnética χ por la relación

No se puede analizar la expresión (archivo ejecutable texvc extraviado; Consulte math/README para obtener ayuda con la configuración): \mu_r = 1 + \chi,

Clasificación de sustancias según el valor de la permeabilidad magnética.

La gran mayoría de las sustancias pertenecen a la clase de los diamagnetos ( No se puede analizar la expresión (archivo ejecutable texvc extraviado; Consulte math/README para obtener ayuda con la configuración): \mu \lessapprox 1), o a la clase de paramagnetos ( No se puede analizar la expresión (archivo ejecutable texvc extraviado; Consulte math/README para obtener ayuda con la configuración): \mu \gtrapprox 1). Pero una serie de sustancias (ferroimanes), por ejemplo, el hierro, tienen propiedades magnéticas más pronunciadas.

En los ferroimanes, debido a la histéresis, el concepto de permeabilidad magnética, en sentido estricto, no es aplicable. Sin embargo, en un cierto rango de variación del campo magnetizante (de manera que se puede despreciar la magnetización residual, pero hasta la saturación), es posible, en una mejor o peor aproximación, representar esta dependencia como lineal (y para materiales magnéticamente blandos, la limitación desde abajo puede no ser demasiado significativa en la práctica), y en este sentido, la magnitud de la permeabilidad magnética también se puede medir para ellos.

Permeabilidad magnética de algunas sustancias y materiales.

Susceptibilidad magnética de algunas sustancias.

Susceptibilidad magnética y permeabilidad magnética de algunos materiales.

Medio	Susceptibilidad χ m (volumétrico, SI)	Permeabilidad µ [H/m]	Permeabilidad relativa μ/μ 0	un campo magnetico	Frecuencia máxima
Metglas (inglés) Metglas )		1,25	1 000 000	a 0,5 T	100kHz
Nanoperm (inglés) Nanoperm )		10×10 -2	80 000	a 0,5 T	10kHz
mu metal		2.5×10 -2	20 000	a 0,002 T
mu metal			50 000
Permalloy		1.0×10 -2	70 000	a 0,002 T
acero electrico		5.0×10 -3	4000	a 0,002 T
Ferrita (níquel-zinc)		2.0×10 -5 - 8.0×10 -4	16-640		100kHz ~ 1MHz [[C:Wikipedia:Artículos sin fuentes (país: Error de Lua: callParserFunction: no se encontró la función "#propiedad". )]][[C:Wikipedia:Artículos sin fuentes (país: Error de Lua: callParserFunction: no se encontró la función "#propiedad". )]]
Ferrita (manganeso-zinc)		>8.0×10 -4	640 (y más)		100kHz ~ 1MHz
Acero		8.75×10 -4	100	a 0,002 T
Níquel		1.25×10 -4	100 - 600	a 0,002 T
Imán de neodimio			1.05	hasta 1,2-1,4 toneladas
Platino		1.2569701×10 -6	1,000265
Aluminio	2.22×10 -5	1.2566650×10 -6	1,000022
Madera			1,00000043
Aire			1,00000037
Concreto			1
Vacío	0	1.2566371×10 -6 (μ 0)	1
Hidrógeno	-2.2×10 -9	1.2566371×10 -6	1,0000000
teflón		1.2567×10 -6	1,0000
Zafiro	-2.1×10 -7	1.2566368×10 -6	0,99999976
Cobre	-6.4×10 -6 o -9.2×10 -6	1.2566290×10 -6	0,999994
Agua	-8.0×10 -6	1.2566270×10 -6	0,999992
Bismuto	-1.66×10 -4		0,999834
superconductores	−1	0	0

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notas

Un extracto que caracteriza la permeabilidad magnética

¡Sentí tanta pena por él!... Pero, desafortunadamente, no estaba en mi poder ayudarlo. Y, sinceramente, tenía muchas ganas de saber cómo le ayudó este extraordinario bebé...
– ¡Los encontramos! Stella repitió de nuevo. – ¡No sabía cómo hacerlo, pero mi abuela me ayudó!
Resultó que Harold, durante su vida, ni siquiera tuvo tiempo de enterarse de lo terriblemente que sufrió su familia al morir. Era un caballero guerrero, y murió antes de que su ciudad estuviera en manos de los "verdugos", como predijo su esposa.
Pero, tan pronto como entró en este mundo desconocido y maravilloso de personas "desaparecidas", pudo ver de inmediato cuán despiadada y cruelmente el destino malvado trató con su "único y amado". Después de eso, como un hombre poseído, durante una eternidad trató de alguna manera, en algún lugar, de encontrar a estas personas, las más queridas para él en todo el ancho mundo... Y las buscó durante mucho tiempo, más de mil. años, hasta que un día una, completamente desconocida, dulce niña Stella no le ofreció "hacerlo feliz" y no abrió esa "otra" puerta correcta para finalmente encontrarlas para él...
- ¿Quieres que te muestre? - sugirió de nuevo el bebé,
Pero ya no estaba tan seguro de si quería ver algo más... Porque las visiones que acababa de mostrar me dolían el alma, y ​​era imposible deshacerme de ellas tan rápido como para querer ver algún tipo de continuación...
"¡Pero quieres ver qué les pasó!" - declaró con confianza el "hecho" de la pequeña Stella.
Miré a Harold y vi en sus ojos la completa comprensión de lo que acababa de experimentar inesperadamente.
– Sé lo que viste... Lo vi muchas veces. Pero ahora están felices, vamos a mirarlos muy a menudo... Y los "antiguos" también... - dijo en voz baja el "caballero triste".
Y solo entonces me di cuenta de que Stella, simplemente, cuando él quiso, lo transfirió a su propio pasado, ¡tal como lo acababa de hacer! ¡Y lo hizo casi sin esfuerzo! ... Ni siquiera me di cuenta de cómo esta chica maravillosa y brillante comenzó a "pegarme" a sí misma cada vez más, convirtiéndose para mí en casi un verdadero milagro, que quería ver sin cesar ... Y que no quería dejar en absoluto ... Entonces no sabía casi nada y no sabía cómo, excepto lo que podía entender y aprender por mí mismo, y realmente quería aprender al menos algo de ella, mientras estaba allí. todavía era una oportunidad.
- ¡Ven a mi por favor! - Stella, repentinamente entristecida, susurró suavemente, - sabes que todavía no puedes quedarte aquí... La abuela dijo que no te quedarás por mucho, mucho tiempo... Que todavía no puedes morir. Pero vienes...
Todo alrededor de repente se volvió oscuro y frío, como si nubes negras cubrieran de repente el mundo de Stella tan colorido y brillante...
“¡Oh, no pienses en algo tan terrible! - la niña estaba indignada y, como un artista con un pincel en el lienzo, rápidamente "pintó" todo nuevamente en un color brillante y alegre.
- Bueno, ¿es realmente mejor? ella preguntó más bien.
“¿Podría ser que estos fueran solo mis pensamientos?...” No lo creí de nuevo.
- ¡Sí, por supuesto! Estela se rió. - Eres fuerte, por lo que creas todo lo que te rodea a tu manera.
– ¿Pero cómo entonces pensar?.. – Todavía no podía “conducir” hacia el yo incomprensible.
"Y simplemente 'cierras' y muestras solo lo que quieres mostrar", dijo mi increíble amigo como algo natural. “La abuela me enseñó eso.
Pensé que, aparentemente, había llegado el momento de "sacudir" un poco a mi abuela "secreta", quien (¡estaba casi seguro!) Probablemente sabía algo, pero por alguna razón no quería enseñarme nada todavía. .. .
"¿Así que quieres ver qué pasó con la familia de Harold?" la niña preguntó con impaciencia.
Para ser honesto, no tenía demasiadas ganas, ya que no estaba seguro de qué esperar de este “espectáculo”. Pero para no ofender a la generosa Stella, accedió.
“No te mostraré por mucho tiempo. ¡Promesa! Pero deberías saber de ellos, ¿no?..- dijo la chica con voz feliz. - Mira, el hijo será el primero...

Para mi gran sorpresa, a diferencia de lo que había visto antes, terminamos en un tiempo y lugar completamente diferente, que era similar a Francia, y con ropa que se asemejaba al siglo XVIII. Un hermoso carruaje cubierto pasaba por una amplia calle empedrada, dentro de la cual estaban sentados un joven y una mujer con trajes muy caros, y aparentemente de muy mal humor ... El joven obstinadamente le demostró algo a la niña, y ella, completamente sin escucharlo, flotaba tranquilamente en algún lugar de mis sueños, lo que irritó mucho al joven ...
"¡Mira, es él!" Este es el mismo "niño pequeño" ... solo después de muchos, muchos años, - susurró Stella en voz baja.
"¿Cómo sabes que es realmente él?" – Todavía sin entender del todo, pregunté.
- Bueno, es muy simple! La niña me miró sorprendida. - Todos tenemos una esencia, y la esencia tiene su propia "clave", por la cual cada uno de nosotros puede ser encontrado, solo necesita saber buscar. Aquí mira...
Me mostró de nuevo al bebé, el hijo de Harold.
“Piensa en su esencia, y verás...
E inmediatamente vi una entidad transparente, brillantemente brillante y sorprendentemente poderosa, en cuyo cofre ardía una estrella de energía inusual de "diamante". Esta "estrella" brilló y titiló con todos los colores del arcoíris, ahora disminuyendo, luego aumentando, como si latiera lentamente, y brillaba tan intensamente, como si realmente hubiera sido creada a partir de los diamantes más asombrosos.
"¿Ves esa extraña estrella invertida en su pecho?" Esta es su clave. Y si tratas de seguirlo como un hilo, te llevará directamente a Axel, que tiene la misma estrella: esta es la misma esencia, solo que en su próxima encarnación.
La miré con todos mis ojos, y al parecer notando esto, Stella se rió y alegremente admitió:
- No creas que soy yo mismo - ¡fue mi abuela quien me enseñó! ..
Me daba mucha vergüenza sentirme como un completo vagabundo, pero el deseo de saber más era cien veces más fuerte que cualquier vergüenza, así que oculté mi orgullo lo más profundo posible y cuidadosamente pregunté:
– ¿Y qué hay de todas estas asombrosas “realidades” que ahora estamos viendo aquí? Después de todo, esta es la vida específica de otra persona, ¿y no los creas de la misma manera que creas todos tus mundos?
- ¡Oh, no! - Nuevamente, el bebé estaba encantado con la oportunidad de explicarme algo. - ¡Por supuesto que no! Es solo el pasado en el que alguna vez vivieron todas estas personas, y solo te llevaré a ti y a mí allí.
- ¿Y Haroldo? ¿Cómo ve él todo esto?
¡Oh, es fácil para él! Es como yo, muerto, así que puede moverse donde quiera. Después de todo, él ya no tiene un cuerpo físico, por lo que su esencia aquí no conoce obstáculos y puede caminar por donde quiera... igual que yo... - finalizó la pequeña con tristeza.
Tristemente pensé que lo que para ella era solo una "simple transferencia al pasado", para mí, aparentemente, será durante mucho tiempo un "misterio detrás de siete cerraduras" ... Pero Stella, como si hubiera escuchado mis pensamientos, inmediatamente se apresuró a tranquilizarme:
- ¡Ya verás, es muy sencillo! Sólo tienes que intentarlo.
- Y estas "llaves", ¿nunca se repiten con otras? Decidí continuar con mis preguntas.
- No, pero a veces pasa otra cosa... - por alguna razón, sonriendo divertida, respondió el bebé. - Al principio, así fue exactamente como me atraparon, por lo que me "golpearon" mucho ... ¡Oh, fue tan estúpido! ..
- ¿Pero como? Pregunté muy interesado.
Stella respondió alegremente:
- ¡Oh, eso fue muy gracioso! - y después de pensarlo un poco, agregó, - pero también es peligroso ... Busqué en todos los "pisos" la encarnación pasada de mi abuela, y en lugar de ella, una entidad completamente diferente apareció a lo largo de su "hilo", que de alguna manera logré “copiar” la “flor” de mi abuela (¡aparentemente también una “llave”!) y, tan pronto como me alegré de haberla encontrado finalmente, esta entidad desconocida me golpeó sin piedad en el pecho. ¡Sí, tanto que mi alma casi se va volando! ..
"¿Pero cómo te deshiciste de ella?" Me sorprendió.
- Bueno, para ser honesto, no me deshice de él ... - la niña estaba avergonzada. - Acabo de llamar a mi abuela...
¿A qué llamas "pisos"? Todavía no podía calmarme.
– Bueno, estos son diferentes “mundos” donde viven los espíritus de los muertos... En el más hermoso y más alto, viven los que fueron buenos... y, probablemente, los más fuertes también.
- ¿Gente como tú? pregunté sonriendo.
– ¡Ay, no, por supuesto! Debo haber llegado aquí por error. - Dijo la chica sinceramente. – ¿Sabes qué es lo más interesante? Desde este "piso" podemos caminar a todos lados, pero desde los demás nadie puede llegar aquí... ¿Es realmente interesante?..
Sí, fue muy extraño y muy emocionante para mi cerebro "hambriento", ¡y yo quería saber más! me dio algo (como, por ejemplo, mis "amigas estrellas"), y por lo tanto, incluso una explicación infantil tan simple ya me hizo extraordinariamente feliz y me hizo hurgar aún más furiosamente en mis experimentos, conclusiones y errores... como de costumbre, encontrando en todo lo que sucede aún más incomprensible. Mi problema era que podía hacer o crear "inusual" muy fácilmente, pero todo el problema era que también quería entender cómo lo creo todo... Es decir, esto es con lo que no he tenido mucho éxito todavía...

Magnéticos

Todas las sustancias en un campo magnético están magnetizadas (en ellas surge un campo magnético interno). Dependiendo de la magnitud y dirección del campo interno, las sustancias se dividen en:

1) diaimanes,

2) paraimanes,

3) ferroimanes.

La magnetización de una sustancia se caracteriza por la permeabilidad magnética,

Inducción magnética en la materia,

Inducción magnética en el vacío.

Cualquier átomo se puede caracterizar por un momento magnético. .

La corriente en el circuito, - el área del circuito, - el vector de la normal a la superficie del circuito.

La microcorriente de un átomo es creada por el movimiento de electrones negativos a lo largo de la órbita y alrededor de su propio eje, así como por la rotación del núcleo positivo alrededor de su propio eje.

1. Diaimanes.

Cuando no hay campo externo, en los átomos diaimanes Las corrientes de electrones y núcleos se compensan. La microcorriente total de un átomo y su momento magnético son iguales a cero.

En un campo magnético externo, se inducen (inducen) corrientes elementales distintas de cero en los átomos. En este caso, los momentos magnéticos de los átomos están orientados de manera opuesta.

Se crea un pequeño campo propio, dirigido en sentido contrario al exterior, y debilitándolo.

en diaimanes.

Porque< , то для диамагнетиков 1.

2. Paraimanes

A paraimanes las microcorrientes de los átomos y sus momentos magnéticos no son iguales a cero.

Sin un campo externo, estas microcorrientes se ubican aleatoriamente.

En un campo magnético externo, las microcorrientes de los átomos paramagnéticos se orientan a lo largo del campo, amplificándolo.

En un paramagneto, la inducción magnética = + supera ligeramente a .

Para paramagnetos, 1. Para dia- y paramagnetos, puede contar 1.

Tabla 1. Permeabilidad magnética de para- y diamagnets.

La magnetización de los paramagnetos depende de la temperatura, porque. el movimiento térmico de los átomos impide la disposición ordenada de las microcorrientes.

La mayoría de las sustancias en la naturaleza son paramagnéticas.

El campo magnético intrínseco en dia y paramagnetos es insignificante y se destruye si la sustancia se elimina del campo externo (los átomos vuelven a su estado original, la sustancia se desmagnetiza).

3. Ferroimanes

Permeabilidad magnética ferroimanes alcanza cientos de miles y depende de la magnitud del campo magnetizante ( sustancias altamente magnéticas).

Ferroimanes: hierro, acero, níquel, cobalto, sus aleaciones y compuestos.

En los ferromagnetos, existen regiones de magnetización espontánea ("dominios"), en las que todas las microcorrientes de los átomos están orientadas de la misma manera. El tamaño del dominio alcanza los 0,1 mm.

En ausencia de un campo externo, los momentos magnéticos de los dominios individuales se orientan aleatoriamente y se compensan. En el campo externo, aquellos dominios en los que las microcorrientes potencian el campo externo aumentan su tamaño a expensas de los vecinos. El campo magnético resultante = + en los ferromagnetos es mucho más fuerte que en los paramagnetos y diamagnetos.

Los dominios que contienen miles de millones de átomos tienen inercia y no regresan rápidamente a su estado desordenado original. Por lo tanto, si se elimina un ferroimán del campo externo, su propio campo se conserva durante mucho tiempo.

El imán se desmagnetiza durante el almacenamiento a largo plazo (con el tiempo, los dominios vuelven a un estado caótico).

Otro método de desmagnetización es el calentamiento. Para cada ferromagneto, hay una temperatura (se llama "punto de Curie") en la que se destruyen los enlaces entre los átomos en los dominios. En este caso, el ferroimán se convierte en un paraimán y se produce la desmagnetización. Por ejemplo, el punto de Curie para el hierro es 770°C.

llamado permeabilidad magnética . Magnético absolutopermeabilidad ambiente es la relación de B a H. Según el Sistema Internacional de Unidades, se mide en unidades llamadas 1 henry por metro.

Su valor numérico se expresa por la relación de su valor con el valor de la permeabilidad magnética del vacío y se denota por µ. Este valor se llama magnético relativopermeabilidad(o simplemente permeabilidad magnética) del medio. Como cantidad relativa, no tiene unidad de medida.

Por lo tanto, la permeabilidad magnética relativa µ es un valor que muestra cuántas veces la inducción del campo de un medio determinado es menor (o mayor) que la inducción del campo magnético del vacío.

Cuando una sustancia se expone a un campo magnético externo, se magnetiza. ¿Como sucedió esto? Según la hipótesis de Ampere, en toda sustancia circulan constantemente corrientes eléctricas microscópicas, provocadas por el movimiento de los electrones en sus órbitas y la presencia de los propios, en condiciones normales este movimiento es desordenado y los campos se “apagan” (compensan) entre sí. . Cuando un cuerpo se coloca en un campo externo, las corrientes se ordenan y el cuerpo se magnetiza (es decir, tiene su propio campo).

La permeabilidad magnética de todas las sustancias es diferente. En función de su tamaño, las sustancias están sujetas a división en tres grandes grupos.

A diaimanes el valor de la permeabilidad magnética µ es ligeramente inferior a la unidad. Por ejemplo, el bismuto tiene µ = 0,9998. Los diamagnetos incluyen zinc, plomo, cuarzo, cobre, vidrio, hidrógeno, benceno y agua.

Permeabilidad magnética paraimanes un poco más que la unidad (para aluminio, µ = 1,000023). Ejemplos de paramagnetos son níquel, oxígeno, tungsteno, ebonita, platino, nitrógeno, aire.

Finalmente, el tercer grupo incluye una serie de sustancias (principalmente metales y aleaciones), cuya permeabilidad magnética excede significativamente (en varios órdenes de magnitud) la unidad. Estas sustancias son ferroimanes. Estos incluyen principalmente níquel, hierro, cobalto y sus aleaciones. Para acero µ = 8∙10^3, para aleación de níquel-hierro µ=2.5∙10^5. Los ferroimanes tienen propiedades que los distinguen de otras sustancias. Primero, tienen magnetismo residual. En segundo lugar, su permeabilidad magnética depende de la magnitud de la inducción del campo externo. En tercer lugar, para cada uno de ellos existe un cierto umbral de temperatura, llamado punto de curiosidad, en el que pierde sus propiedades ferromagnéticas y se convierte en un paramagneto. Para el níquel el punto de Curie es 360°C, para el hierro es 770°C.

Las propiedades de los ferroimanes están determinadas no solo por la permeabilidad magnética, sino también por el valor de I, llamado magnetización de esta sustancia. Esta es una función no lineal compleja de inducción magnética, el crecimiento de la magnetización se describe mediante una línea llamada curva de magnetización. En este caso, habiendo llegado a cierto punto, la magnetización prácticamente deja de crecer (ahí viene saturación magnética). El retraso del valor de la magnetización de un ferroimán del valor creciente de la inducción del campo externo se llama histéresis magnética. En este caso, existe una dependencia de las características magnéticas de un ferroimán no solo de su estado actual, sino también de su magnetización previa. La representación gráfica de la curva de esta dependencia se llama bucle de histéresis.

Debido a sus propiedades, los ferroimanes son muy utilizados en ingeniería. Se utilizan en los rotores de generadores y motores eléctricos, en la fabricación de núcleos de transformadores y en la producción de piezas para computadoras electrónicas. Los ferroimanes se utilizan en grabadoras, teléfonos, cintas magnéticas y otros medios.

El campo magnético de la bobina está determinado por la corriente y la intensidad de este campo, y la inducción del campo. Aquellos. la inducción de campo en el vacío es proporcional a la magnitud de la corriente. Si se crea un campo magnético en un determinado medio o sustancia, entonces el campo actúa sobre la sustancia y, a su vez, cambia el campo magnético de cierta manera.

Una sustancia en un campo magnético externo se magnetiza y surge en ella un campo magnético interno adicional. Está asociado con el movimiento de electrones a lo largo de órbitas intraatómicas, así como alrededor de su propio eje. El movimiento de los electrones y los núcleos de los átomos se pueden considerar como corrientes circulares elementales.

Las propiedades magnéticas de una corriente circular elemental se caracterizan por un momento magnético.

En ausencia de un campo magnético externo, las corrientes elementales en el interior de la sustancia se orientan aleatoriamente (caóticamente) y, por tanto, el momento magnético total o total es cero y el campo magnético de las corrientes internas elementales no se detecta en el espacio circundante.

El efecto de un campo magnético externo sobre las corrientes elementales en la materia es que la orientación de los ejes de rotación de las partículas cargadas cambia de modo que sus momentos magnéticos resultan estar dirigidos en una dirección. (hacia el campo magnético externo). La intensidad y la naturaleza de la magnetización en diferentes sustancias en el mismo campo magnético externo difieren significativamente. El valor que caracteriza las propiedades del medio y la influencia del medio en la densidad del campo magnético se llama absoluto permeabilidad magnética o permeabilidad magnética del medio (μ Con ) . Esta es la relación = . Medido [ μ Con ]=H/m.

La permeabilidad magnética absoluta del vacío se denomina constante magnética. μ sobre \u003d 4π 10 -7 Gn / m.

La relación entre la permeabilidad magnética absoluta y la constante magnética se llama permeabilidad magnética relativaμ c / μ 0 \u003d μ. Aquellos. La permeabilidad magnética relativa es un valor que muestra cuántas veces la permeabilidad magnética absoluta de un medio es mayor o menor que la permeabilidad absoluta del vacío. μ es una cantidad adimensional que varía en un amplio rango. Este valor es la base para dividir todos los materiales y medios en tres grupos.

Diaimanes . Estas sustancias tienen μ< 1. К ним относятся - медь, серебро, цинк, ртуть, свинец, сера, хлор, вода и др. Например, у меди μ Cu = 0,999995. Эти вещества слабо взаимодействуют с магнитом.

Paraimanes . Estas sustancias tienen μ > 1. Estas incluyen aluminio, magnesio, estaño, platino, manganeso, oxígeno, aire, etc. El aire tiene = 1.0000031. . Estas sustancias, así como los diamagnetos, interactúan débilmente con un imán.

Para cálculos técnicos, se supone que μ de cuerpos diamagnéticos y paramagnéticos es igual a uno.

ferroimanes . Este es un grupo especial de sustancias que juegan un papel muy importante en la ingeniería eléctrica. Estas sustancias tienen μ >> 1. Estas incluyen hierro, acero, hierro fundido, níquel, cobalto, gadolinio y aleaciones metálicas. Estas sustancias son fuertemente atraídas por un imán. Estas sustancias tienen μ = 600-10 000. Para algunas aleaciones, μ alcanza valores récord de hasta 100 000. Cabe señalar que μ para materiales ferromagnéticos no es constante y depende de la intensidad del campo magnético, el tipo de material y la temperatura.

El gran valor de µ en los ferroimanes se explica por el hecho de que tienen regiones de magnetización espontánea (dominios), dentro de las cuales los momentos magnéticos elementales están dirigidos de la misma manera. Cuando se suman, forman los momentos magnéticos comunes de los dominios.

En ausencia de un campo magnético, los momentos magnéticos de los dominios están orientados aleatoriamente y el momento magnético total del cuerpo o sustancia es cero. Bajo la acción de un campo externo, los momentos magnéticos de los dominios se orientan en una dirección y forman el momento magnético total del cuerpo, dirigido en la misma dirección que el campo magnético externo.

Esta importante característica se utiliza en la práctica, utilizando núcleos ferromagnéticos en bobinas, lo que permite aumentar drásticamente la inducción magnética y el flujo magnético con los mismos valores de corrientes y el número de vueltas, o, en otras palabras, concentrar el campo magnético en un volumen relativamente pequeño.

Determinación de la permeabilidad magnética de una sustancia. Su papel en la descripción del campo magnético.

Si realiza un experimento con un solenoide que está conectado a un galvanómetro balístico, cuando se enciende la corriente en el solenoide, puede determinar el valor del flujo magnético Ф, que será proporcional al rechazo de la aguja del galvanómetro. Realizaremos el experimento dos veces y estableceremos que la corriente (I) en el galvanómetro sea la misma, pero en el primer experimento el solenoide no tendrá núcleo, y en el segundo experimento, antes de encender la corriente, introducirá un núcleo de hierro en el solenoide. Se encuentra que en el segundo experimento el flujo magnético es significativamente mayor que en el primero (sin núcleo). Al repetir el experimento con núcleos de diferentes espesores, resulta que el flujo máximo se obtiene cuando todo el solenoide está lleno de hierro, es decir, el devanado se enrolla apretadamente alrededor del núcleo de hierro. Puedes experimentar con diferentes núcleos. El resultado es que:

donde $Ф$ es el flujo magnético en una bobina con núcleo, $Ф_0$ es el flujo magnético en una bobina sin núcleo. El aumento en el flujo magnético cuando el núcleo se introduce en el solenoide se explica por el hecho de que el flujo magnético creado por una combinación de corrientes moleculares de amperios orientados se sumó al flujo magnético que crea la corriente en el devanado del solenoide. Bajo la influencia de un campo magnético, las corrientes moleculares se orientan y su momento magnético total deja de ser igual a cero, surge un campo magnético adicional.

Definición

El valor $\mu $, que caracteriza las propiedades magnéticas del medio, se denomina permeabilidad magnética (o permeabilidad magnética relativa).

Esta es una característica adimensional de la materia. Un aumento en el flujo Ф por $\mu $ veces (1) significa que la inducción magnética $\overrightarrow(B)$ en el núcleo es tantas veces mayor que en el vacío con la misma corriente en el solenoide. Por lo tanto, se puede escribir que:

\[\overrightarrow(B)=\mu (\overrightarrow(B))_0\left(2\right),\]

donde $(\overrightarrow(B))_0$ es la inducción del campo magnético en el vacío.

Junto con la inducción magnética, que es la fuerza principal característica del campo, se utiliza una cantidad vectorial auxiliar como la intensidad del campo magnético ($\overrightarrow(H)$), que está relacionada con $\overrightarrow(B)$ por la siguiente relación:

\[\overrightarrow(B)=\mu \overrightarrow(H)\left(3\right).\]

Si la fórmula (3) se aplica al experimento con un núcleo, obtenemos que en ausencia de un núcleo:

\[(\overrightarrow(B))_0=(\mu)_0\overrightarrow(H_0)\left(4\right),\]

donde $\mu$=1. En presencia de un núcleo, obtenemos:

\[\overrightarrow(B)=\mu (\mu)_0\overrightarrow(H)\left(5\right).\]

Pero como (2) se cumple, resulta que:

\[\mu (\mu)_0\overrightarrow(H)=(\mu m)_0\overrightarrow(H_0)\to \overrightarrow(H)=\overrightarrow(H_0)\left(6\right).\]

Hemos obtenido que la fuerza del campo magnético no depende de qué tipo de sustancia homogénea esté llena el espacio. La permeabilidad magnética de la mayoría de las sustancias se trata de la unidad, con la excepción de los ferromagnetos.

Susceptibilidad magnética de la materia.

Por lo general, el vector de magnetización ($\overrightarrow(J)$) está asociado con el vector de intensidad en cada punto del imán:

\[\overrightarrow(J)=\varkappa \overrightarrow(H)\left(7\right),\]

donde $\varkappa $ es la susceptibilidad magnética, una cantidad adimensional. Para sustancias no ferromagnéticas y en campos pequeños, $\varkappa $ no depende de la intensidad, es una cantidad escalar. En medios anisotrópicos, $\varkappa$ es un tensor y las direcciones de $\overrightarrow(J)$ y $\overrightarrow(H)$ no coinciden.

Relación entre susceptibilidad magnética y permeabilidad magnética

\[\overrightarrow(H)=\frac(\overrightarrow(B))((\mu )_0)-\overrightarrow(J)\left(8\right).\]

Sustituyendo en (8) la expresión del vector de magnetización (7), obtenemos:

\[\overrightarrow(H)=\frac(\overrightarrow(B))((\mu )_0)-\overrightarrow(H)\left(9\right).\]

Expresamos la tensión, obtenemos:

\[\overrightarrow(H)=\frac(\overrightarrow(B))((\mu )_0\left(1+\varkappa \right))\to \overrightarrow(B)=(\mu )_0\left( 1+\varkappa \right)\overrightarrow(H)\left(10\right).\]

Comparando las expresiones (5) y (10), obtenemos:

\[\mu =1+\varkappa \izquierda(11\derecha).\]

La susceptibilidad magnética puede ser positiva o negativa. De (11) se sigue que la permeabilidad magnética puede ser tanto mayor como menor que la unidad.

Ejemplo 1

Tarea: Calcular la magnetización en el centro de una bobina circular de radio R=0,1 m con una corriente de I=2A si se sumerge en oxígeno líquido. La susceptibilidad magnética del oxígeno líquido es $\varkappa =3.4\cdot (10)^(-3).$

Como base para resolver el problema, tomamos una expresión que refleja la relación entre la fuerza del campo magnético y la magnetización:

\[\overrightarrow(J)=\varkappa \overrightarrow(H)\left(1.1\right).\]

Encontremos el campo en el centro de la bobina con corriente, ya que necesitamos calcular la magnetización en este punto.

Seleccionamos una sección elemental en un conductor de corriente (Fig. 1), como base para resolver el problema, usamos la fórmula para la intensidad de un elemento de bobina con corriente:

donde $\ \overrightarrow(r)$ es el radio vector dibujado desde el elemento actual hasta el punto bajo consideración, $\overrightarrow(dl)$ es el elemento del conductor con corriente (la dirección está dada por la dirección de la corriente ), $\vartheta$ es el ángulo entre $ \overrightarrow(dl)$ y $\overrightarrow(r)$. Basado en la figura. 1 $\vartheta=90()^\circ $, por lo tanto (1.1) se simplificará, además, la distancia desde el centro del círculo (el punto donde buscamos el campo magnético) del elemento conductor con corriente es constante e igual al radio de la bobina (R), por lo tanto tenemos:

El vector resultante de la intensidad del campo magnético está dirigido a lo largo del eje X, se puede encontrar como la suma de los vectores individuales $\ \ \overrightarrow(dH),$ ya que todos los elementos de corriente crean campos magnéticos en el centro de la mecha, dirigida a lo largo de la normal de la bobina. Entonces, según el principio de superposición, la fuerza total del campo magnético se puede obtener yendo a la integral:

Sustituimos (1.3) en (1.4), obtenemos:

Encontramos la magnetización, si sustituimos la intensidad de (1.5) en (1.1), obtenemos:

Todas las unidades están dadas en el sistema SI, hagamos los cálculos:

Respuesta: $J=3,4\cdot (10)^(-2)\frac(A)(m).$

Ejemplo 2

Tarea: Calcular la proporción del campo magnético total en una varilla de tungsteno, que se encuentra en un campo magnético uniforme externo, que está determinado por corrientes moleculares. La permeabilidad magnética del tungsteno es $\mu =1.0176.$

La inducción del campo magnético ($B"$), que se explica por las corrientes moleculares, se puede encontrar como:

donde $J$ es la magnetización. Está relacionado con la intensidad del campo magnético por la expresión:

donde la susceptibilidad magnética de una sustancia se puede encontrar como:

\[\varkappa =\mu -1\ \left(2.3\right).\]

Por lo tanto, encontramos el campo magnético de las corrientes moleculares como:

El campo total en la barra se calcula según la fórmula:

Usamos las expresiones (2.4) y (2.5) para encontrar la relación requerida:

\[\frac(B") (B)=\frac((\mu )_0\left(\mu -1\right)H)(\mu (\mu )_0H)=\frac(\mu -1) (\mu).\]

Hagamos los cálculos:

\[\frac(B")(B)=\frac(1.0176-1)(1.0176)=0.0173.\]

Respuesta: $\frac(B")(B)=0.0173.$