Il permeabilità magnetica è la quantità fisica della proprietà della materia di generare il proprio campo magnetico, quando è permeata da un altro campo magnetico esterno.
Entrambi i campi: esterno e proprio, si sovrappongono dando un campo risultante. Viene chiamato il campo esterno, indipendente dal materiale intensità del campo magnetico H, mentre la sovrapposizione del campo esterno più quello indotto nel materiale è il induzione magnetica B.
Quando si tratta di materiali omogenei e isotropi, i campi H Y B sono proporzionali. E la costante di proporzionalità (scalare e positiva) è la permeabilità magnetica, indicata dalla lettera greca μ:
B = μ H
Nel Sistema Internazionale SI il induzione magnetica B è misurato in Tesla (T), mentre il intensità del campo magnetico H si misura in Ampere sul metro (A / m).
dato che μ deve garantire l'omogeneità dimensionale nell'equazione, l'unità di μ nel sistema SI è:
[μ] = (Tesla ⋅ metro) / Ampere = (T ⋅ m) / A
Indice articolo
Vediamo come vengono prodotti i campi magnetici, di cui denotiamo i valori assoluti B Y H, su una bobina o un solenoide. Da lì verrà introdotto il concetto di permeabilità magnetica del vuoto..
Il solenoide è costituito da un conduttore avvolto a spirale. Ogni giro della spirale è chiamato girare. Se la corrente è passata io dal solenoide, quindi hai un elettromagnete che produce un campo magnetico B.
Inoltre, il valore dell'induzione magnetica B è maggiore, nella misura in cui la corrente io è aumentare. E anche quando la densità delle curve aumenta n (numero N di giri tra la lunghezza d solenoide).
L'altro fattore che influenza il valore del campo magnetico prodotto da un solenoide è la permeabilità magnetica μ del materiale che è all'interno. Infine, l'ampiezza di detto campo è:
B = μ. i. n = μ. in un)
Come affermato nella sezione precedente, il intensità del campo magnetico H è:
H = i. (N / d)
Quel campo di grandezza H, che dipende solo dalla corrente circolante e dalla densità di spire del solenoide, "permea" il materiale di permeabilità magnetica μ, provocandone la magnetizzazione.
Quindi un campo di grandezza totale B, dipende dal materiale che si trova all'interno del solenoide.
Allo stesso modo, se il materiale all'interno del solenoide è un vuoto, il campo H "permea" il vuoto producendo un campo risultante B. Il quoziente tra il campo B nel vuoto e il H prodotta dal solenoide definisce la permeabilità del vuoto, il cui valore è:
μo = 4π x 10-7 (T⋅m) / A
Risulta che il valore precedente era una definizione esatta fino al 20 maggio 2019. A partire da quella data è stata effettuata una revisione del Sistema Internazionale, che porta a μo essere misurata sperimentalmente.
Tuttavia, le misurazioni effettuate finora indicano che questo valore è estremamente accurato..
I materiali hanno una permeabilità magnetica caratteristica. Ora è possibile trovare la permeabilità magnetica con altre unità. Ad esempio, prendiamo l'unità di induttanza, che è Henry (H):
1H = 1 (T ⋅ mDue)/PER.
Confrontando questa unità con quella che è stata data all'inizio, si vede che c'è una somiglianza, sebbene la differenza sia il metro quadrato che Henry possiede. Per questo motivo, la permeabilità magnetica è considerata un'induttanza per unità di lunghezza:
[μ] = H / m.
Il permeabilità magnetica μ è strettamente correlato a un'altra proprietà fisica dei materiali, chiamata suscettibilità magnetica χ, che è definito come:
μ = μo (1 + χ)
Nell'espressione sopra μo, è il permeabilità magnetica del vuoto.
Il suscettibilità magnetica χ è la proporzionalità tra il campo esterno H e il magnetizzazione del materiale M.
È molto comune esprimere la permeabilità magnetica in relazione alla permeabilità del vuoto. Si chiama permeabilità relativa e non è altro che il quoziente tra la permeabilità del materiale e quella del vuoto.
Secondo questa definizione, la permeabilità relativa è senza unità. Ma è un concetto utile per classificare i materiali.
Ad esempio, i materiali sono ferromagnetico, fintanto che la sua permeabilità relativa è molto maggiore dell'unità.
Allo stesso modo, le sostanze paramagnetico hanno una permeabilità relativa appena superiore a 1.
Infine, i materiali diamagnetici hanno permeabilità relative appena al di sotto dell'unità. Il motivo è che sono magnetizzati in modo tale da produrre un campo che si oppone al campo magnetico esterno..
Vale la pena ricordare che i materiali ferromagnetici presentano un fenomeno noto come "isteresi", in cui mantengono memoria dei campi precedentemente applicati. In virtù di questa caratteristica possono formare un magnete permanente.
A causa della memoria magnetica dei materiali ferromagnetici, le memorie dei primi computer digitali erano piccoli toroidi di ferrite attraversati da conduttori. Lì hanno salvato, estratto o cancellato il contenuto (1 o 0) della memoria.
Ecco alcuni materiali, con la loro permeabilità magnetica in H / me la loro permeabilità relativa tra parentesi:
Ferro: 6,3 x 10-3 (5000)
Cobalto-ferro: 2,3 x 10-Due (18000)
Ferro nichel: 1,25 x 10-1 (100000)
Zinco-manganese: 2,5 x 10-Due (20000)
Acciaio al carbonio: 1,26 x 10-4 (100)
Magnete al neodimio: 1,32 x 10-5 (1.05)
Platino: 1,26 x 10-6 1.0003
Alluminio: 1,26 x 10-6 1.00002
Aria 1.256 x 10-6 (1.0000004)
Teflon 1.256 x 10-6 (1.00001)
Legno secco 1.256 x 10-6 (1.0000003)
Rame 1,27 x10-6 (0.999)
Acqua pura 1,26 x 10-6 (0.999992)
Superconduttore: 0 (0)
Guardando i valori in questa tabella, si può vedere che esiste un primo gruppo con permeabilità magnetica relativa a quello del vuoto con valori alti. Questi sono i materiali ferromagnetici, molto adatti per la fabbricazione di elettromagneti per la produzione di grandi campi magnetici.
Quindi abbiamo un secondo gruppo di materiali, con permeabilità magnetica relativa appena superiore a 1. Questi sono i materiali paramagnetici..
Quindi puoi vedere materiali con permeabilità magnetica relativa appena al di sotto dell'unità. Questi sono materiali diamagnetici come acqua pura e rame.
Finalmente abbiamo un superconduttore. I superconduttori hanno permeabilità magnetica zero perché esclude completamente il campo magnetico al loro interno. I superconduttori sono inutili da utilizzare nel nucleo di un elettromagnete.
Tuttavia, gli elettromagneti superconduttori sono spesso costruiti, ma il superconduttore viene utilizzato nell'avvolgimento per stabilire correnti elettriche molto elevate che producono campi magnetici elevati..
Nessun utente ha ancora commentato questo articolo.