O que é permeabilidade magnética (mu)

Sabemos por muitos anos de prática técnica que a indutância da bobina é altamente dependente das características do ambiente em que a bobina está localizada. Se um núcleo ferromagnético for adicionado a uma bobina de fio de cobre com uma indutância conhecida L0, então, em outras circunstâncias anteriores, as correntes de auto-indução (correntes adicionais de fechamento e abertura) nesta bobina aumentarão muitas vezes, o experimento confirmará o que significará várias vezes aumentar indutânciaque agora será igual a L.

observação experimental

Suponhamos que o meio, a substância que preenche o espaço dentro e ao redor da bobina descrita, seja homogêneo e seja gerado pela corrente que passa por seu condutor, campo magnético localizado apenas nesta área específica, sem ir além de suas fronteiras.

Se a bobina tiver formato toroidal, formato de anel fechado, esse meio, junto com o campo, ficará concentrado apenas no volume da bobina, pois praticamente não há campo magnético fora do toroide.Essa posição também é válida para uma bobina longa - um solenóide, no qual todas as linhas magnéticas também estão concentradas no interior - ao longo do eixo.

Por exemplo, digamos que a indutância de algum circuito ou bobina sem núcleo no vácuo seja igual a L0. Então, para a mesma bobina, mas já em uma substância homogênea que preenche o espaço onde estão presentes as linhas do campo magnético de uma determinada bobina, deixe a indutância ser L. Nesse caso, verifica-se que a relação L / L0 nada mais é do que a permeabilidade magnética relativa da substância especificada (às vezes chamada apenas de "permeabilidade magnética").

Fica óbvio: a permeabilidade magnética é uma quantidade que caracteriza as propriedades magnéticas de uma determinada substância. Freqüentemente, isso depende do estado da matéria (e das condições ambientais, como temperatura e pressão) e de sua natureza.

Entendendo o termo

A introdução do termo «permeabilidade magnética» em relação a uma substância num campo magnético é semelhante à introdução do termo «constante dielétrica» para uma substância num campo elétrico.

O valor da permeabilidade magnética, determinado pela fórmula acima L / L0, também pode ser expresso como a razão entre as permeabilidades magnéticas absolutas de uma determinada substância e o vazio absoluto (vácuo).

É fácil ver: a permeabilidade magnética relativa (também conhecida como permeabilidade magnética) é uma quantidade adimensional. Mas a permeabilidade magnética absoluta — tem a dimensão Hn/m, a mesma que a permeabilidade magnética (absoluta!) do vácuo (esta é a constante magnética).

De fato, vemos que o ambiente (magnético) afeta a indutância do circuito, e isso mostra claramente que uma mudança no ambiente leva a uma mudança no fluxo magnético Φ que penetra no circuito e, portanto, a uma mudança na indução B , aplicada a cada ponto do campo magnético.

O significado físico desta observação é que para a mesma corrente de bobina (na mesma intensidade magnética H) a indução de seu campo magnético será um certo número de vezes maior (em alguns casos menos) em uma substância com permeabilidade magnética mu do que em vácuo total.

É assim porque o meio é magnetizado, e ele próprio começa a possuir um campo magnético.Substâncias que podem ser magnetizadas dessa maneira são chamadas de ímãs.

A unidade de medida da permeabilidade magnética absoluta é 1 H / m (henry por metro ou newton por ampère ao quadrado), ou seja, é a permeabilidade magnética de tal meio onde a uma tensão de campo magnético H 1 A / m , a indução magnética de 1 ocorre T.

Imagem física do fenômeno

Pelo exposto, fica claro que diferentes substâncias (ímãs) são magnetizadas sob a ação do campo magnético do circuito de corrente e, como resultado, é obtido um campo magnético, que é a soma dos campos magnéticos - o campo magnético do meio magnetizado mais o loop de corrente, e é por isso que difere em magnitude dos circuitos de campo somente de corrente sem meio. A razão da magnetização dos ímãs reside na existência das menores correntes em cada um de seus átomos.

De acordo com o valor da permeabilidade magnética, as substâncias são classificadas em diamagnéticas (menos de um — magnetizadas em relação ao campo aplicado), paramagnetos (mais de um — magnetizadas na direção do campo aplicado) e ferromagnetos (muito mais de um — magnetizados e têm magnetização após a desativação do campo magnético aplicado).

Os ferromagnetos são caracterizados por histereseportanto, o conceito de "permeabilidade magnética" em sua forma pura não é aplicável a ferromagnetos, mas em uma certa faixa de magnetização, em alguma aproximação, pode-se distinguir uma parte linear da curva de magnetização, para a qual será possível calcular a permeabilidade magnética.

Nos supercondutores, a permeabilidade magnética é 0 (uma vez que o campo magnético é completamente deslocado por seu volume), e a permeabilidade magnética absoluta do ar é quase igual a mu vácuo (leia a constante magnética). Para o ar, mu é ligeiramente maior que 1.