Apa itu permeabilitas magnetik (mu)

Kita tahu dari praktik teknis bertahun-tahun bahwa induktansi koil sangat bergantung pada karakteristik lingkungan tempat koil berada. Jika inti feromagnetik ditambahkan ke kumparan kawat tembaga dengan induktansi L0 yang diketahui, maka dalam keadaan sebelumnya arus induksi sendiri (arus penutupan dan pembukaan tambahan) dalam kumparan ini akan meningkat berkali-kali lipat, percobaan akan mengkonfirmasi apa artinya beberapa kali meningkat induktansiyang sekarang akan sama dengan L.

Pengamatan eksperimental

Mari kita asumsikan bahwa medium, zat yang mengisi ruang di dalam dan di sekitar kumparan yang dijelaskan, adalah homogen dan dihasilkan oleh arus yang mengalir melalui konduktornya, Medan gaya terletak hanya di daerah tertentu ini tanpa melampaui batas-batasnya.

Jika kumparan berbentuk toroidal, berbentuk cincin tertutup, maka media ini bersama dengan medan akan terkonsentrasi hanya pada volume kumparan, karena praktis tidak ada medan magnet di luar toroid.Posisi ini juga berlaku untuk koil panjang - solenoida, di mana semua garis magnet juga terkonsentrasi di dalam - sepanjang sumbu.

Sebagai contoh, katakanlah induktansi dari beberapa rangkaian atau kumparan tanpa inti dalam ruang hampa sama dengan L0. Kemudian untuk kumparan yang sama, tetapi sudah dalam zat homogen yang mengisi ruang di mana ada garis medan magnet dari kumparan tertentu, biarkan induktansi menjadi L. Dalam hal ini, ternyata rasio L / L0 tidak lain adalah permeabilitas magnetik relatif dari zat tertentu (kadang-kadang hanya disebut "permeabilitas magnetik").

Menjadi jelas: permeabilitas magnetik adalah kuantitas yang mencirikan sifat magnetik suatu zat. Seringkali ini tergantung pada keadaan materi (dan kondisi lingkungan seperti suhu dan tekanan) dan sifatnya.

Memahami istilah

Pengenalan istilah «permeabilitas magnetik» dalam kaitannya dengan suatu zat dalam medan magnet mirip dengan pengenalan istilah «konstanta dielektrik» untuk suatu zat dalam medan listrik.

Nilai permeabilitas magnetik, yang ditentukan oleh rumus L / L0 di atas, juga dapat dinyatakan sebagai rasio permeabilitas magnetik absolut suatu zat dan kekosongan absolut (vakum).

Sangat mudah untuk melihat: permeabilitas magnetik relatif (juga dikenal sebagai permeabilitas magnetik) adalah kuantitas tanpa dimensi. Tetapi permeabilitas magnetik absolut — memiliki dimensi Hn / m, sama dengan permeabilitas magnetik (mutlak!) ruang hampa (ini adalah konstanta magnetik).

Faktanya, kita melihat bahwa lingkungan (magnetik) memengaruhi induktansi rangkaian, dan ini jelas menunjukkan bahwa perubahan lingkungan menyebabkan perubahan fluks magnet Φ yang menembus rangkaian, dan karenanya mengubah induksi B , diterapkan ke setiap titik medan magnet.

Arti fisik dari pengamatan ini adalah bahwa untuk arus kumparan yang sama (pada intensitas magnet yang sama H), induksi medan magnetnya akan beberapa kali lebih besar (dalam beberapa kasus lebih kecil) dalam zat dengan permeabilitas magnetik mu daripada di vakum penuh.

Ini karena mediumnya termagnetisasi, dan itu sendiri mulai memiliki medan magnet Zat yang dapat dimagnetisasi dengan cara ini disebut magnet.

Satuan pengukuran permeabilitas magnetik absolut adalah 1 H / m (henry per meter atau newton per ampere kuadrat), yaitu permeabilitas magnetik dari media semacam itu di mana pada tegangan medan magnet H 1 A / m , a induksi magnetik 1 terjadi T.

Gambaran fisik dari fenomena tersebut

Dari penjelasan di atas jelas bahwa berbagai zat (magnet) dimagnetisasi di bawah aksi medan magnet dari loop arus dan sebagai hasilnya diperoleh medan magnet, yang merupakan jumlah medan magnet - medan magnet dari media magnet ditambah loop arus, itulah sebabnya besarnya berbeda dari sirkuit medan arus saja tanpa media. Alasan magnetisasi magnet terletak pada adanya arus terkecil di masing-masing atomnya.

Menurut nilai permeabilitas magnetik, zat diklasifikasikan menjadi diamagnetik (kurang dari satu - termagnetisasi sehubungan dengan medan yang diterapkan), paramagnet (lebih dari satu - termagnetisasi ke arah medan yang diterapkan) dan feromagnet (lebih dari satu — termagnetisasi dan memiliki magnetisasi setelah penonaktifan medan magnet yang diterapkan).

Ferromagnet dicirikan oleh histeresisoleh karena itu, konsep "permeabilitas magnetik" dalam bentuknya yang murni tidak berlaku untuk feromagnet, tetapi dalam rentang magnetisasi tertentu, dalam beberapa perkiraan, bagian linier dari kurva magnetisasi dapat dibedakan, yang memungkinkan untuk dihitung permeabilitas magnetik.

Dalam superkonduktor, permeabilitas magnetik adalah 0 (karena medan magnet sepenuhnya tergeser oleh volumenya), dan permeabilitas magnetik absolut udara hampir sama dengan vakum mu (baca konstanta magnetik). Untuk udara, mu sedikit lebih dari 1.