Permeabilnost

U elektromagnetizmu, permeabilnost je mjera magnetizacije koju materijal dobije kao odgovor na primijenjeno magnetno polje. Permeabilnost je tipski predstavljena (kurzivom) grčkim slovom μ. |Termin je skovao William Thomson, 1. Baron Kelvin 1872.,^[1] i koristio ga je, uz permitivnost, Oliver Heaviside 1885. Recipročna permeabilnost je magnetna reluktivnost.

U SI jedinicama, propusnost se mjeri u henry jima po metru (H/m), ili ekvivalentno u njutnima po amperu na kvadrat (N/A²). Konstanta permeabilnosti μ₀, također poznata kao magnetska konstanta ili permeabilnost slobodnog prostora, je proporcionalnost između magnetne indukcije i sile magnetiziranja pri formiranju magnetnog polja u klasični vakuum.

Usko povezano svojstvo materijala je magnetna osjetljivost, što je bezdimenzionalna faktor proporcionalnosti koji pokazuje stepen magnetizacije materijala kao odgovor na primijenjeno magnetsko polje.

Objašnjenje

U makroskopskoj formulaciji elektromagnetizma, pojavljuju se dva različita tipa magnetnog polja:

magnetizirajuće polje H koje se generira oko električnih struja i struja pomjeranja, a također emanira iz magnetnih polova. SI jedinice za H su ampers/metar.
Gustina magnetnog fluksa B koje djeluje natrag na električni domen, zakrivljuje kretanje naboja i uzrokuje elektromagnetnu indukciju. SI jedinice za B su volt-sekunde/kvadratni metar (tesli).

Koncept permeabilnosti nastaje jer u mnogim materijalima (i u vakuumu) postoji jednostavan odnos između H i B na bilo kojoj lokaciji ili vremenu, u smislu da su dva polja precizno proporcionalna jedni drugima:^[2]

\mathbf {B} =\mu \mathbf {H}

,

gdje je faktor proporcionalnosti μ propusnost, koja ovisi o materijalu. Permeabilnost vakuuma (također poznata kao permeabilnost slobodnog prostora) je fizička konstanta, označena kao μ₀. SI jedinice od μ su volt-sekunde/amper-metar, što je ekvivalentno henry/metar. Obično bi μ bio skalar, ali za anizotropni materijal μ bi mogao biti drugi rang tenzor.

Međutim, unutar jakih magnetnih materijala (kao što je željezo ili trajni magnet), obično ne postoji jednostavan odnos između H i B. Koncept permeabilnosti je tada besmislen ili je barem primjenjiv samo na posebne slučajeve kao što su nezasićena magnetna jezgra. Ne samo da ovi materijali imaju nelinearno magnetno ponašanje, već često postoji značajna magnetna histereza, tako da ne postoji čak ni jednovrijedni funkcionalni odnos između B i H. Međutim, uzimajući u obzir početak od date vrijednosti B i H i lagano mijenjanje polja, još uvijek je moguće definirati inkrementalnu propusnost kao:^[2]:

\Delta \mathbf {B} =\mu \Delta \mathbf {H}

.

pod pretpostavkom da su B i H paralelni.

U mikroskopskim formulacijama elektromagnetizma, gdje ne postoji koncept H polja, propusnost vakuuma μ₀ se pojavljuje direktno (u SI Maxwellovim jednadžbama) kao faktor koji povezuje ukupne električne struje i električna polja koja se mijenjaju u vremenu sa B poljem koje generiraju. Da bi se predstavio magnetni odgovor linearnog materijala sa permeabilnosti μ, ovo se umjesto toga pojavljuje kao magnetizacija M koja nastaje kao odgovor na polje B:

\mathbf {M} =\left(\mu _{0}^{-1}-\mu ^{-1}\right)\mathbf {B}

. Magnetizacija je zauzvrat doprinos ukupnoj električnoj struji—struja magnetizacije.

Također pogledajte

Napomene

Reference

^ Magnetic Permeability, and Analogues in Electro-static Induction, Conduction of Heat, and Fluid Motion, March 1872.
^ ^a ^b Jackson, John David (1998). Classical Electrodynamics (3nd izd.). New York: Wiley. str. 193. ISBN 978-0-471-30932-1.

Vanjski linkovi

Electromagnetism Arhivirano 3. 6. 2011. na Wayback Machine - a chapter from an online textbook
Permeability calculator Arhivirano 22. 6. 2021. na Wayback Machine
Relative Permeability
Magnetic Properties of Materials Arhivirano 3. 6. 2012. na Wayback Machine
RF Cafe's Conductor Bulk Resistivity & Skin Depths

[1] Magnetic Permeability, and Analogues in Electro-static Induction, Conduction of Heat, and Fluid Motion, March 1872.

[jackson-2] Jackson, John David (1998). Classical Electrodynamics (3nd izd.). New York: Wiley. str. 193. ISBN 978-0-471-30932-1.

[1]

[2]