Magnetska propusnost- fizička veličina, koeficijent (ovisno o svojstvima medija), koji karakterizira odnos između magnetske indukcije texvc nije pronađeno; Pogledajte math/README za pomoć pri postavljanju.): (B) i jakosti magnetskog polja Nije moguće raščlaniti izraz (izvršna datoteka texvc nije pronađeno; Pogledajte matematiku/README za pomoć pri postavljanju.): (H) u suštini. Za različite medije ovaj je koeficijent različit, pa govore o magnetskoj propusnosti određenog medija (implicirajući njegov sastav, stanje, temperaturu itd.).

Prvi put pronađeno u djelu Wernera Siemensa "Beiträge zur Theorie des Elektromagnetismus" ("Doprinos teoriji elektromagnetizma") 1881.

Obično se označava grčkim slovom Nije moguće raščlaniti izraz (izvršna datoteka texvc . Može biti ili skalar (za izotropne tvari) ili tenzor (za anizotropne tvari).

Općenito, odnos između magnetske indukcije i jakosti magnetskog polja kroz magnetsku permeabilnost uvodi se kao

Nije moguće raščlaniti izraz (izvršna datoteka texvc nije pronađeno; Pogledajte math/README za pomoć pri postavljanju.): \vec(B) = \mu\vec(H),

i Nije moguće raščlaniti izraz (izvršna datoteka texvc nije pronađeno; Pogledajte math/README za pomoć pri postavljanju.): \mu u općem slučaju, ovdje ga treba shvatiti kao tenzor, koji u zapisu komponenti odgovara:

Nije moguće raščlaniti izraz (izvršna datoteka texvc nije pronađeno; Pogledajte matematiku/README za pomoć pri postavljanju.): \ B_i = \mu_(ij)H_j

Za izotropne tvari, omjer:

Nije moguće raščlaniti izraz (izvršna datoteka texvc nije pronađeno; Pogledajte math/README za pomoć pri postavljanju.): \vec(B) = \mu\vec(H)

može se shvatiti u smislu množenja vektora skalarom (magnetska permeabilnost se u ovom slučaju svodi na skalar).

Često oznaka Nije moguće raščlaniti izraz (izvršna datoteka texvc nije pronađeno; Pogledajte math/README za pomoć pri postavljanju.): \mu koristi se drugačije nego ovdje, naime za relativnu magnetsku permeabilnost (u ovom slučaju Nije moguće raščlaniti izraz (izvršna datoteka texvc nije pronađeno; Pogledajte math/README za pomoć pri postavljanju.): \mu poklapa se s onim u GHS-u).

Dimenzija apsolutne magnetske permeabilnosti u SI jednaka je dimenziji magnetske konstante, odnosno H / ili / 2 .

Relativna magnetska permeabilnost u SI povezana je s magnetskom susceptibilnošću χ relacijom

Nije moguće raščlaniti izraz (izvršna datoteka texvc nije pronađeno; Pogledajte math/README za pomoć pri postavljanju.): \mu_r = 1 + \chi,

Podjela tvari prema vrijednosti magnetske permeabilnosti

Velika većina tvari pripada ili klasi dijamagneta ( Nije moguće raščlaniti izraz (izvršna datoteka texvc nije pronađeno; Pogledajte math/README za pomoć pri postavljanju.): \mu \lessapprox 1), odnosno u klasu paramagneta ( Nije moguće raščlaniti izraz (izvršna datoteka texvc nije pronađeno; Pogledajte math/README za pomoć pri postavljanju.): \mu \gtrapprox 1). Ali niz tvari - (feromagneti), na primjer željezo, imaju izraženija magnetska svojstva.

U feromagnetima, zbog histereze, koncept magnetske permeabilnosti, strogo govoreći, nije primjenjiv. Međutim, u određenom rasponu varijacije polja magnetiziranja (tako da se rezidualna magnetizacija može zanemariti, ali do zasićenja), moguće je, u boljoj ili lošijoj aproksimaciji, ovu ovisnost prikazati kao linearnu (i za magnetski mekanih materijala, ograničenje odozdo ne mora biti previše značajno u praksi), iu tom smislu, za njih se također može mjeriti veličina magnetske permeabilnosti.

Magnetska propusnost nekih tvari i materijala

Magnetska osjetljivost nekih tvari

Magnetska susceptibilnost i magnetska permeabilnost nekih materijala

Srednji	Osjetljivost χ m (volumetrijski, SI)	Propusnost μ [H/m]	Relativna propusnost μ/μ 0	Magnetsko polje	Maksimalna frekvencija
Metglas (engleski) Metglas )		1,25	1 000 000	na 0,5 T	100 kHz
Nanoperm (engleski) Nanoperm )		10×10 -2	80 000	na 0,5 T	10 kHz
mu metal		2,5×10 -2	20 000	na 0,002 T
mu metal			50 000
Permalloy		1,0×10 -2	70 000	na 0,002 T
elektrotehnički čelik		5,0×10 -3	4000	na 0,002 T
Ferit (nikal-cink)		2,0×10 -5 - 8,0×10 -4	16-640		100 kHz ~ 1 MHz [[C:Wikipedia:Članci bez izvora (zemlja: Lua pogreška: callParserFunction: funkcija "#property" nije pronađena. )]][[C:Wikipedia:Članci bez izvora (zemlja: Lua pogreška: callParserFunction: funkcija "#property" nije pronađena. )]]
Ferit (mangan-cink)		>8,0×10 -4	640 (i više)		100 kHz ~ 1 MHz
Željezo		8,75×10 -4	100	na 0,002 T
nikal		1,25×10 -4	100 - 600	na 0,002 T
Neodimijski magnet			1.05	do 1,2-1,4 T
Platina		1,2569701×10 -6	1,000265
Aluminij	2,22×10 -5	1,2566650×10 -6	1,000022
Drvo			1,00000043
Zrak			1,00000037
Beton			1
Vakuum	0	1,2566371×10 -6 (μ 0)	1
Vodik	-2,2×10 -9	1,2566371×10 -6	1,0000000
Teflon		1,2567×10 -6	1,0000
Safir	-2,1×10 -7	1,2566368×10 -6	0,99999976
Bakar	-6,4×10 -6 odnosno -9,2×10 -6	1,2566290×10 -6	0,999994
Voda	-8,0×10 -6	1,2566270×10 -6	0,999992
Bizmut	-1,66×10 -4		0,999834
supravodiči	−1	0	0

vidi također

Napišite recenziju na članak "Magnetska propusnost"

Bilješke

Odlomak koji opisuje magnetsku permeabilnost

Bilo mi ga je tako žao!.. Ali, nažalost, nije bilo u mojoj moći da mu pomognem. I, iskreno, stvarno sam želio znati kako mu je ova izvanredna beba pomogla ...
– Našli smo ih! opet je ponovila Stella. – Nisam znala kako se radi, ali mi je baka pomogla!
Ispostavilo se da Harold za života nije imao vremena ni saznati koliko je njegova obitelj patila umirući. Bio je vitez ratnik, a umro je prije nego što je njegov grad bio u rukama "krvnika", kako je njegova žena prorekla.
No, čim je ušao u taj, nepoznati, čudesni svijet "ostalih" ljudi, odmah je vidio kako se nemilosrdno i okrutno zla kob obračunava s njegovim "jedinim i voljenim". Nakon toga je, kao opsjednut, cijelu vječnost pokušavao nekako, negdje, pronaći te njemu najdraže ljude na cijelom svijetu... I tražio ih je jako dugo, više od tisuću godina, sve dok nije jednoga dana neka, potpuno nepoznata, slatka djevojka Stella nije ga ponudila da ga "usreći" i nije mu otvorila ona "druga" prava vrata da mu ih konačno nađe...
- Hoćeš da ti pokažem? - ponovno je predložila beba,
Ali više nisam bio tako siguran želim li vidjeti nešto drugo ... Jer su me vizije koje je upravo pokazala boljele u duši i bilo je nemoguće riješiti ih se tako brzo da želim vidjeti nekakav nastavak ...
“Ali želiš vidjeti što im se dogodilo!” - samouvjereno je iznijela "činjenicu" mala Stella.
Pogledao sam Harolda i u njegovim očima vidio potpuno razumijevanje onoga što sam upravo neočekivano doživio.
– Znam što si vidio... Gledao sam to puno puta. Ali sada su sretni, često ih idemo pogledati... A i oni "bivši"... - tiho će "tužni vitez".
I tek tada sam shvatio da ga je Stella, jednostavno, kad je htio, prebacila u njegovu vlastitu prošlost, kao što je ona to maloprije učinila!!! I učinila je to gotovo bez napora! .. Nisam ni primijetio kako me ova divna, svijetla djevojka počela sve više "pričvršćivati" za sebe, postajući za mene gotovo pravo čudo, koje sam beskrajno želio gledati ... I koju nikako nisam želio ostaviti... Tada nisam znao gotovo ništa i nisam znao kako, osim onoga što sam mogao sam razumjeti i naučiti, a od nje sam zaista želio barem nešto naučiti, dok je tamo. još uvijek bila takva prilika.
- Dođi k meni, molim te! - Stella, iznenada tužna, tiho je šapnula, - znaš da još uvijek ne možeš ostati ovdje ... Baka je rekla da nećeš ostati jako, jako dugo ... Da još uvijek ne možeš umrijeti. Ali ti dođi...
Sve okolo odjednom je postalo mračno i hladno, kao da su crni oblaci odjednom prekrili tako šaren i svijetao Stellin svijet...
“Oh, ne razmišljaj o tako strašnoj stvari! - djevojka je bila ogorčena i, poput umjetnika kistom na platnu, brzo je ponovno sve "obojila" u svijetlu i radosnu boju.
- Pa, je li stvarno bolje? upitala je radije.
“Može li biti da su to samo moje misli?..” Opet nisam vjerovao.
- Da naravno! Stella se nasmijala. - Jak si, pa sve oko sebe kreiraš na svoj način.
– Ali kako onda misliti?.. – još uvijek se nisam mogao “utjerati” u neshvatljivo ja.
“A ti samo “zatvori” i pokaže samo ono što želiš pokazati,” rekao je moj nevjerojatni prijatelj kao nešto što se podrazumijeva. “To me je naučila baka.
Pomislio sam da je, očito, došlo vrijeme da malo “prodrmam” svoju “tajnu” baku, koja (u to sam bio gotovo siguran!) vjerojatno nešto zna, ali me iz nekog razloga još nije htjela ničemu naučiti. .. .
"Dakle, želiš vidjeti što se dogodilo Haroldovoj obitelji?" - nestrpljivo je upitala djevojčica.
Iskreno govoreći, nisam imao preveliku želju, jer nisam bio siguran što očekivati ​​od ove “predstave”. No, kako se ne bi zamjerila velikodušnoj Stelli, pristala je.
„Neću ti pokazati još dugo. Obećanje! Ali trebali biste znati za njih, zar ne? .. - rekla je djevojka sretnim glasom. - Vidi, sin će biti prvi ...

Na moje veliko iznenađenje, za razliku od onoga što sam dotad vidio, našli smo se u sasvim drugom vremenu i prostoru, koji je bio sličan Francuskoj, a po odjeći je podsjećao na osamnaesto stoljeće. Širokom popločanom ulicom prolazila je natkrivena prekrasna kočija u kojoj su sjedili mladić i djevojka u vrlo skupim odijelima, naizgled vrlo loše raspoloženi ... Mladić je tvrdoglavo nešto dokazivao djevojci, a ona, potpuno ne slušajući ga, mirno je lebdjela negdje u mojim sanjarenjima, što je mladića jako živciralo...
“Pogledajte, to je on!” Ovo je isti "mali dječak" ... samo nakon mnogo, mnogo godina - tiho je šapnula Stella.
"Kako znaš da je to stvarno on?" – Još uvijek ne shvaćajući, upitala sam.
- Pa, vrlo je jednostavno! Djevojčica me iznenađeno pogledala. - Svi mi imamo bit, a bit ima svoj “ključ”, po kojem se svatko od nas može pronaći, samo treba znati gledati. Evo pogledaj...
Ponovno mi je pokazala dijete, Haroldova sina.
“Razmislite o njegovoj suštini i vidjet ćete...
I odmah sam ugledao proziran, jarko sjajan, iznenađujuće snažan entitet, na čijim je prsima gorjela neobična "dijamantna" energetska zvijezda. Ova je "zvijezda" blistala i svjetlucala svim duginim bojama, čas se smanjivala, a onda povećavala, kao da polako pulsira, i blistala je tako sjajno, kao da je doista stvorena od najčudesnijih dijamanata.
"Vidiš onu čudnu naopako okrenutu zvijezdu na njegovim prsima?" Ovo je njegov ključ. A ako ga pokušaš slijediti kao nit, onda će te odvesti ravno do Axela, koji ima istu zvijezdu - to je ista esencija, samo u svojoj sljedećoj inkarnaciji.
Pogledao sam je svim očima, a očito primijetivši to Stella se nasmijala i veselo priznala:
- Nemojte misliti da sam to ja sama - naučila me moja baka! ..
Bilo me je jako sram što se osjećam kao potpuna propalica, ali želja da saznam više bila je sto puta jača od bilo kakvog srama, pa sam svoj ponos sakrio što dublje i pažljivo upitao:
– A što je sa svim tim nevjerojatnim “stvarnostima” koje sada vidimo ovdje? Ipak je ovo tuđi, specifični život, a ne stvarate ih vi na isti način kao što stvarate sve svoje svjetove?
- O ne! - opet se beba obradovala prilici da mi nešto objasni. - Naravno da ne! To je samo prošlost u kojoj su svi ti ljudi nekada živjeli, a ja vas i sebe vodim tamo.
- A Harold? Kako on sve to vidi?
Ma, lako je njemu! On je kao i ja, mrtav, pa se može seliti kamo hoće. Uostalom, on više nema fizičko tijelo, pa njegova bit ovdje ne poznaje nikakve prepreke i može hodati gdje god hoće... baš kao i ja... – tužno je završila djevojčica.
Tužno sam mislio da će ono što je za nju bio samo "jednostavni prijenos u prošlost", za mene, po svemu sudeći, još dugo biti "misterij iza sedam brava" ... Ali Stella, kao da je čula moje misli, odmah požurio me uvjeriti:
- Vidjet ćete, vrlo je jednostavno! Samo treba probati.
- A ovi "ključevi", zar se nikad ne ponavljaju s drugima? Odlučio sam nastaviti s pitanjima.
- Ne, ali ponekad se dogodi nešto drugo ... - iz nekog razloga, smiješeći se, odgovori beba. - U početku sam baš tako i uhvaćen, zbog čega sam bio jako "tučen" ... Oh, bilo je tako glupo! ..
- Ali kao? Pitao sam vrlo zainteresirano.
Stella je veselo odgovorila:
- Oh, to je bilo jako smiješno! - i nakon malo razmišljanja, dodala je, - ali to je i opasno ... Tražila sam sve "podove" za prošlom inkarnacijom moje bake, a umjesto nje, duž njezine "niti", došao je potpuno drugi entitet, koja je nekako uspjela “preslikati” bakin “cvijet” (očigledno i “ključ”!) i, čim sam se uspio obradovati što sam ga konačno pronašao, taj nepoznati entitet nemilosrdno me udario u prsa. Da, toliko da mi je duša skoro odletjela! ..
"Ali kako ste je se riješili?" Bio sam iznenađen.
- Pa, da budem iskrena, nisam je se riješila ... - djevojci je bilo neugodno. - Upravo sam nazvao baku ...
Kako se zove "podovi"? I dalje se nisam mogla smiriti.
– Pa to su različiti “svjetovi” u kojima žive duhovi mrtvih... U onom najljepšem i najvišem žive oni koji su bili dobri... a vjerojatno i najjači.
- Ljudi poput tebe? upitala sam smiješeći se.
– O, ne, naravno! Mora da sam greškom dospio ovamo. - iskreno će djevojka. – Znate li što je najzanimljivije? S ovog "kata" možemo hodati posvuda, ali s ostalih nitko ne može doći ovdje ... Je li stvarno zanimljivo? ..
Da, bilo je vrlo čudno i vrlo uzbudljivo za moj "gladni" mozak, i stvarno sam želio znati više! dao mi je nešto (kao, na primjer, moji "zvjezdani prijatelji"), i stoga, čak i tako jednostavno djetinjasto objašnjenje već učinilo me neobično sretnim i natjeralo me da se još bjesnije zadubim u svoje pokuse, zaključke i pogreške... kao i obično, nalazeći u svemu što se događa još neshvatljivije. Moj problem je bio što sam vrlo lako mogao napraviti ili stvoriti “neobično”, ali cijela nevolja je bila u tome što sam također želio razumjeti kako to sve stvaram... Naime, to je ono u čemu još nisam baš uspio...

Magnetizam

Sve tvari u magnetskom polju su magnetizirane (u njima nastaje unutarnje magnetsko polje). Ovisno o veličini i smjeru unutarnjeg polja, tvari se dijele na:

1) dijamagneti,

2) paramagneti,

3) feromagneti.

Magnetizaciju tvari karakterizira magnetska permeabilnost,

Magnetska indukcija u materiji,

Magnetska indukcija u vakuumu.

Svaki atom može se karakterizirati magnetskim momentom .

Struja u krugu, - područje kruga, - vektor normale na površinu kruga.

Mikrostruja atoma nastaje kretanjem negativnih elektrona po orbiti i oko vlastite osi, kao i rotacijom pozitivne jezgre oko vlastite osi.

1. Dijamagneti.

Kad nema vanjskog polja, u atomima dijamagneti kompenziraju se struje elektrona i jezgre. Ukupna mikrostruja atoma i njegov magnetski moment jednaki su nuli.

U vanjskom magnetskom polju u atomima se induciraju (induciraju) elementarne struje različite od nule. U tom su slučaju magnetski momenti atoma orijentirani suprotno.

Stvara se malo vlastito polje, usmjereno suprotno od vanjskog i slabi ga.

u dijamagnetima.

Jer< , то для диамагнетиков 1.

2. Paramagneti

NA paramagneti mikrostruje atoma i njihovi magnetski momenti nisu jednaki nuli.

Bez vanjskog polja, te su mikrostruje smještene nasumično.

U vanjskom magnetskom polju, mikrostruje paramagnetskih atoma usmjerene su duž polja, pojačavajući ga.

U paramagnetu je magnetska indukcija = + malo veća od .

Za paramagnete, 1. Za dia- i paramagnete, možete računati 1.

Tablica 1. Magnetska permeabilnost para- i dijamagneta.

Magnetizacija paramagneta ovisi o temperaturi, jer. toplinsko gibanje atoma onemogućuje uređen raspored mikrostruja.

Većina tvari u prirodi su paramagnetske.

Vlastito magnetsko polje u dija- i paramagnetima je beznačajno i uništava se ako se tvar ukloni iz vanjskog polja (atomi se vraćaju u prvobitno stanje, tvar se demagnetizira).

3. Feromagneti

Magnetska propusnost feromagneti doseže stotine tisuća i ovisi o veličini polja magnetiziranja ( jako magnetske tvari).

Feromagneti: željezo, čelik, nikal, kobalt, njihove legure i spojevi.

U feromagnetima postoje područja spontane magnetizacije ("domene"), u kojima su sve mikrostruje atoma usmjerene na isti način. Veličina domene doseže 0,1 mm.

U nedostatku vanjskog polja, magnetski momenti pojedinih domena su nasumično usmjereni i kompenziraju se. U vanjskom polju, one domene u kojima mikrostruje pojačavaju vanjsko polje povećavaju svoju veličinu na račun susjednih. Rezultirajuće magnetsko polje = + kod feromagneta mnogo je jače nego kod para- i dijamagneta.

Domene koje sadrže milijarde atoma imaju inerciju i ne vraćaju se brzo u svoje izvorno neuređeno stanje. Stoga, ako se feromagnet makne iz vanjskog polja, tada se njegovo vlastito polje dugo zadržava.

Magnet se tijekom dugotrajnog skladištenja demagnetizira (s vremenom se domene vraćaju u kaotično stanje).

Druga metoda demagnetizacije je zagrijavanje. Za svaki feromagnet postoji temperatura (naziva se "Curiejeva točka") na kojoj se veze između atoma uništavaju u domenama. U tom slučaju feromagnet prelazi u paramagnet i dolazi do demagnetizacije. Na primjer, Curiejeva točka za željezo je 770°C.

zove magnetska permeabilnost . Apsolutno magnetskipropusnost okoliš je omjer B prema H. ​​Prema Međunarodnom sustavu jedinica, mjeri se u jedinicama koje se nazivaju 1 henry po metru.

Njegova brojčana vrijednost izražava se omjerom njegove vrijednosti i vrijednosti magnetske permeabilnosti vakuuma i označava se s µ. Ova se vrijednost naziva relativno magnetskopropusnost(ili jednostavno magnetska permeabilnost) medija. Kao relativna veličina nema mjernu jedinicu.

Prema tome, relativna magnetska permeabilnost µ je vrijednost koja pokazuje koliko je puta indukcija polja određenog medija manja (ili veća) od indukcije magnetskog polja vakuuma.

Kada je tvar izložena vanjskom magnetskom polju, postaje magnetizirana. Kako se to događa? Prema Ampereovoj hipotezi, mikroskopske električne struje neprestano kruže u svakoj tvari, uzrokovane kretanjem elektrona u njihovim orbitama i prisutnošću vlastitih.U normalnim uvjetima to je kretanje neuredno, a polja se međusobno "gase" (kompenziraju). . Kada se tijelo stavi u vanjsko polje, struje se uređuju, a tijelo postaje magnetizirano (odnosno, ima svoje polje).

Magnetska propusnost svih tvari je različita. S obzirom na veličinu, tvari se dijele u tri velike skupine.

Na dijamagneti vrijednost magnetske permeabilnosti µ je nešto manja od jedinice. Na primjer, bizmut ima µ = 0,9998. Dijamagneti uključuju cink, olovo, kvarc, bakar, staklo, vodik, benzen i vodu.

Magnetska propusnost paramagneti nešto više od jedinice (za aluminij, µ = 1,000023). Primjeri paramagneta su nikal, kisik, volfram, ebonit, platina, dušik, zrak.

Konačno, treća skupina uključuje niz tvari (uglavnom metala i legura), čija magnetska propusnost značajno (za nekoliko redova veličine) prelazi jedinicu. Ove tvari su feromagneti. To uglavnom uključuje nikal, željezo, kobalt i njihove legure. Za čelik µ = 8∙10^3, za leguru nikal-željezo µ=2,5∙10^5. Feromagneti imaju svojstva koja ih razlikuju od drugih tvari. Prvo, imaju rezidualni magnetizam. Drugo, njihova magnetska permeabilnost ovisi o veličini indukcije vanjskog polja. Treće, za svaki od njih postoji određeni temperaturni prag, tzv Curiejeva točka, pri čemu gubi svoja feromagnetska svojstva i postaje paramagnet. Za nikal je Curiejeva točka 360°C, za željezo je 770°C.

Svojstva feromagneta određena su ne samo magnetskom propusnošću, već i vrijednošću I, tzv. magnetizacija ove tvari. Ovo je složena nelinearna funkcija magnetske indukcije, rast magnetizacije opisuje se linijom tzv krivulja magnetizacije. U ovom slučaju, dostigavši ​​određenu točku, magnetizacija praktički prestaje rasti (dolazi magnetsko zasićenje). Kašnjenje vrijednosti magnetizacije feromagneta od rastuće vrijednosti indukcije vanjskog polja naziva se magnetska histereza. U ovom slučaju postoji ovisnost magnetskih karakteristika feromagneta ne samo o njegovom trenutnom stanju, već io njegovoj prethodnoj magnetizaciji. Grafički prikaz krivulje te ovisnosti naziva se histerezna petlja.

Zbog svojih svojstava feromagneti imaju široku primjenu u tehnici. Koriste se u rotorima generatora i elektromotora, u izradi jezgri transformatora i u proizvodnji dijelova za elektronička računala. feromagneti se koriste u magnetofonima, telefonima, magnetskim vrpcama i drugim medijima.

Magnetsko polje zavojnice određeno je strujom i intenzitetom tog polja, te indukcijom polja. Oni. indukcija polja u vakuumu proporcionalna je jakosti struje. Ako se u određenom mediju ili tvari stvori magnetsko polje, tada ono djeluje na tvar, a ona pak na određeni način mijenja magnetsko polje.

Tvar u vanjskom magnetskom polju postaje magnetizirana i u njoj se javlja dodatno unutarnje magnetsko polje. Povezan je s kretanjem elektrona duž unutaratomskih orbita, kao i oko vlastite osi. Gibanje elektrona i jezgri atoma može se smatrati elementarnim kružnim strujama.

Magnetska svojstva elementarne kružne struje karakterizirana su magnetskim momentom.

U odsutnosti vanjskog magnetskog polja, elementarne struje unutar tvari usmjerene su nasumično (kaotično) i, prema tome, ukupni ili ukupni magnetski moment je nula, a magnetsko polje elementarnih unutarnjih struja se ne detektira u okolnom prostoru.

Učinak vanjskog magnetskog polja na elementarne struje u materiji je da se orijentacija osi rotacije nabijenih čestica mijenja tako da su njihovi magnetski momenti usmjereni u jednom smjeru. (prema vanjskom magnetskom polju). Intenzitet i priroda magnetizacije različitih tvari u istom vanjskom magnetskom polju značajno se razlikuju. Vrijednost koja karakterizira svojstva medija i utjecaj medija na gustoću magnetskog polja naziva se apsolutna magnetska permeabilnost ili magnetska permeabilnost medija (μ S ) . Ovo je relacija = . Izmjereno [ μ S ]=H/m.

Apsolutna magnetska permeabilnost vakuuma naziva se magnetska konstanta μ oko \u003d 4π 10 -7 Gn / m.

Naziva se omjer apsolutne magnetske permeabilnosti i magnetske konstante relativna magnetska permeabilnostμ c /μ 0 \u003d μ. Oni. relativna magnetska permeabilnost je vrijednost koja pokazuje koliko je puta apsolutna magnetska permeabilnost medija veća ili manja od apsolutne permeabilnosti vakuuma. μ je bezdimenzijska veličina koja varira u širokom rasponu. Ova vrijednost je osnova za podjelu svih materijala i medija u tri skupine.

Dijamagneti . Ove tvari imaju 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.

Paramagneti . Ove tvari imaju μ > 1. Tu spadaju aluminij, magnezij, kositar, platina, mangan, kisik, zrak itd. Zrak ima = 1,0000031. . Ove tvari, kao i dijamagneti, slabo djeluju s magnetom.

Za tehničke proračune pretpostavlja se da je μ dijamagnetskih i paramagnetskih tijela jednak jedan.

feromagneti . To je posebna skupina tvari koje imaju veliku ulogu u elektrotehnici. Te tvari imaju μ >> 1. To uključuje željezo, čelik, lijevano željezo, nikal, kobalt, gadolinij i metalne legure. Ove tvari snažno privlače magnet. Za ove tvari μ = 600-10 000. Za neke legure μ doseže rekordne vrijednosti do 100 000. Treba napomenuti da μ za feromagnetske materijale nije konstantan i ovisi o jakosti magnetskog polja, vrsti materijala i temperaturi.

Velika vrijednost µ u feromagnetima objašnjava se činjenicom da oni imaju područja spontane magnetizacije (domene), unutar kojih su elementarni magnetski momenti usmjereni na isti način. Kada se zbroje, tvore zajedničke magnetske momente domena.

U nedostatku magnetskog polja, magnetski momenti domena su nasumično usmjereni i ukupni magnetski moment tijela ili tvari je nula. Pod djelovanjem vanjskog polja, magnetski momenti domena su usmjereni u jednom smjeru i tvore ukupni magnetski moment tijela, usmjeren u istom smjeru kao i vanjsko magnetsko polje.

Ova važna značajka koristi se u praksi, korištenjem feromagnetskih jezgri u zavojnicama, što omogućuje naglo povećanje magnetske indukcije i magnetskog toka pri istim vrijednostima struja i broja zavoja, ili, drugim riječima, koncentriranje magnetsko polje u relativno malom volumenu.

Određivanje magnetske permeabilnosti tvari. Njegova uloga u opisu magnetskog polja

Ako provedete eksperiment s solenoidom koji je spojen na balistički galvanometar, tada kada je struja uključena u solenoidu, možete odrediti vrijednost magnetskog toka F, koji će biti proporcionalan odbijanju igle galvanometra. Pokus ćemo provesti dva puta, a struja (I) u galvanometru bit će jednaka, ali u prvom pokusu solenoid će biti bez jezgre, a u drugom pokusu, prije uključivanja struje, uvest ćemo željeznu jezgru u solenoid. Utvrđeno je da je u drugom pokusu magnetski tok znatno veći nego u prvom (bez jezgre). Pri ponavljanju pokusa s jezgrama različitih debljina ispada da se maksimalni tok postiže kada je cijeli solenoid ispunjen željezom, odnosno namot je čvrsto omotan oko željezne jezgre. Možete eksperimentirati s različitim jezgrama. Rezultat je sljedeći:

gdje je $F$ magnetski tok u zavojnici s jezgrom, $F_0$ je magnetski tok u zavojnici bez jezgre. Povećanje magnetskog toka kada se jezgra unese u solenoid objašnjava se činjenicom da je magnetski tok stvoren kombinacijom usmjerenih amperskih molekularnih struja dodan magnetskom toku koji stvara struju u namotu solenoida. Pod utjecajem magnetskog polja, molekularne struje su usmjerene, a njihov ukupni magnetski moment prestaje biti jednak nuli, nastaje dodatno magnetsko polje.

Definicija

Vrijednost $\mu $, koja karakterizira magnetska svojstva medija, naziva se magnetska permeabilnost (ili relativna magnetska permeabilnost).

Ovo je bezdimenzijska karakteristika materije. Povećanje toka F za $\mu $ puta (1) znači da je magnetska indukcija $\overrightarrow(B)$ u jezgri isto toliko puta veća nego u vakuumu pri istoj struji u solenoidu. Stoga se može napisati da:

\[\overrightarrow(B)=\mu (\overrightarrow(B))_0\lijevo(2\desno),\]

gdje je $(\overrightarrow(B))_0$ indukcija magnetskog polja u vakuumu.

Uz magnetsku indukciju, koja je glavna karakteristika sile polja, koristi se pomoćna vektorska veličina kao što je jakost magnetskog polja ($\overrightarrow(H)$), koja je povezana s $\overrightarrow(B)$ sljedeći odnos:

\[\desna strelica(B)=\mu \desnastrelica(H)\lijevo(3\desno).\]

Ako se formula (3) primijeni na eksperiment s jezgrom, dobivamo da u nedostatku jezgre:

\[(\strelica iznaddesno(B))_0=(\mu )_0\strelica prekodesno(H_0)\lijevo(4\desno),\]

gdje je $\mu$=1. U prisustvu jezgre dobivamo:

\[\desna strelica(B)=\mu (\mu )_0\desnastrelica(H)\lijevo(5\desno).\]

Ali pošto je (2) zadovoljeno, ispada da je:

\[\mu (\mu )_0\strelica prekodesno(H)=(\mu m)_0\strelica prekodesno(H_0)\do \strelica prekodesno(H)=\strelica prekodesno(H_0)\lijevo(6\desno).\]

Dobili smo da jakost magnetskog polja ne ovisi o tome kakvom je homogenom tvari ispunjen prostor. Magnetska permeabilnost većine tvari je oko jedinice, s izuzetkom feromagneta.

Magnetska osjetljivost tvari

Obično je vektor magnetizacije ($\overrightarrow(J)$) pridružen vektoru intenziteta u svakoj točki magneta:

\[\overrightarrow(J)=\varkappa \overrightarrow(H)\lijevo(7\desno),\]

gdje je $\varkappa $ magnetska susceptibilnost, bezdimenzijska veličina. Za neferomagnetske tvari i u malim poljima, $\varkappa $ ne ovisi o intenzitetu, to je skalarna veličina. U anizotropnom mediju $\varkappa$ je tenzor i smjerovi $\overrightarrow(J)$ i $\overrightarrow(H)$ se ne podudaraju.

Odnos između magnetske susceptibilnosti i magnetske permeabilnosti

\[\strelica iznaddesno(H)=\frac(\strelica prekodesno(B))((\mu )_0)-\strelica prekodesno(J)\lijevo(8\desno).\]

Zamijenimo u (8) izraz za vektor magnetizacije (7), dobivamo:

\[\desna strelica(H)=\frac(\desnastrelica(B))((\mu )_0)-\desnastrelica(H)\lijevo(9\desno).\]

Izražavamo napetost, dobivamo:

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

Uspoređujući izraze (5) i (10), dobivamo:

\[\mu =1+\varkappa \lijevo(11\desno).\]

Magnetska osjetljivost može biti pozitivna ili negativna. Iz (11) slijedi da magnetska permeabilnost može biti i veća od jedinice i manja od nje.

Primjer 1

Zadatak: Izračunajte magnetizaciju u središtu kružne zavojnice polumjera R=0,1 m sa strujom I=2A ako je uronjena u tekući kisik. Magnetska osjetljivost tekućeg kisika je $\varkappa =3,4\cdot (10)^(-3).$

Kao osnovu za rješavanje problema uzimamo izraz koji odražava odnos između jakosti magnetskog polja i magnetizacije:

\[\desna strelica(J)=\varkappa \desna strelica(H)\lijevo(1.1\desno).\]

Pronađimo polje u središtu zavojnice s strujom, jer moramo izračunati magnetizaciju u ovoj točki.

Odaberemo elementarnu dionicu na vodiču s strujom (slika 1), kao osnovu za rješavanje problema koristimo formulu za intenzitet elementa zavojnice s strujom:

gdje je $\ \overrightarrow(r)$ vektor radijusa povučen od trenutnog elementa do točke koja se razmatra, $\overrightarrow(dl)$ je element vodiča sa strujom (smjer je zadan smjerom struje), $\ vartheta$ je kut između $ \overrightarrow(dl)$ i $\overrightarrow(r)$. Na temelju Sl. 1 $\vartheta=90()^\circ $, stoga će (1.1) biti pojednostavljeno, osim toga, udaljenost od središta kruga (točke u kojoj tražimo magnetsko polje) elementa vodiča sa strujom je konstantan i jednak polumjeru zavojnice (R), stoga imamo:

Rezultirajući vektor jakosti magnetskog polja usmjeren je duž X osi, može se pronaći kao zbroj pojedinačnih vektora $\ \ \overrightarrow(dH),$ jer svi strujni elementi stvaraju magnetska polja u središtu fitilja, usmjerena duž normale zavojnice. Tada se, prema principu superpozicije, ukupna jakost magnetskog polja može dobiti prelaskom na integral:

Zamijenimo (1.3) u (1.4), dobivamo:

Nađemo magnetizaciju, ako zamijenimo intenzitet iz (1.5) u (1.1), dobivamo:

Sve jedinice su dane u SI sustavu, napravimo izračune:

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

Primjer 2

Zadatak: Izračunajte udio ukupnog magnetskog polja u volframovom štapu, koji se nalazi u vanjskom jednoličnom magnetskom polju, koje je određeno molekulskim strujama. Magnetska permeabilnost volframa je $\mu =1,0176.$

Indukcija magnetskog polja ($B"$), koja se obračunava molekularnim strujama, može se pronaći kao:

gdje je $J$ magnetizacija. Povezan je s jakošću magnetskog polja izrazom:

gdje se magnetska osjetljivost tvari može pronaći kao:

\[\varkappa =\mu -1\ \lijevo(2,3\desno).\]

Stoga nalazimo magnetsko polje molekularnih struja kao:

Ukupno polje u traci izračunava se prema formuli:

Pomoću izraza (2.4) i (2.5) nalazimo traženu relaciju:

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

Napravimo izračune:

\[\frac(B")(B)=\frac(1,0176-1)(1,0176)=0,0173.\]

Odgovor: $\frac(B")(B)=0,0173.$