- Магнитная проницаемость
-
Магнитная проницаемость — физическая величина, коэффициент (зависящий от свойств среды), характеризующий связь между магнитной индукцией
и напряжённостью магнитного поля 
в веществе. Для разных сред этот коэффициент различен, поэтому говорят о магнитной проницаемости конкретной среды (подразумевая ее состав, состояние, температуру и т. д.).
Впервые встречается в работе Вернера Сименса «Beiträge zur Theorie des Elektromagnetismus» («Вклад в теорию электромагнетизма») в 1881 году[1].Обычно обозначается греческой буквой
. Может быть как скаляром (у изотропных веществ), так и тензором (у анизотропных).В общем связь соотношение между магнитной индукцией и напряженностью магнитного поля через магнитную проницаемость вводится как
и
в общем случае здесь следует понимать как тензор, что в компонентной записи соответствует[2]:Для изотропных веществ соотношение:
можно понимать в смысле умножение вектора на скаляр (магнитная проницаемость сводится в этом случае к скаляру).
В системе СГС магнитная проницаемость — безразмерная величина, в Международной системе единиц (СИ) вводят как размерную (абсолютную), так и безразмерную (относительную) магнитные проницаемости:
,
где
— относительная, а — абсолютная проницаемость, 
— магнитная постоянная (магнитная проницаемость вакуума).- Нередко обозначение используется не так, как здесь, а именно для относительной магнитной проницаемости (при этом совпадает с таковым в СГС).
Размерность абсолютной магнитной проницаемости в СИ такая же, как размерность магнитной постоянной, то есть Гн/м или Н/А2.
Магнитная проницаемость связана с магнитной восприимчивостью χ следующим образом: в СИ:
Вообще говоря магнитная проницаемость зависит как от свойств вещества, так и от величины и направления магнитного поля (а кроме того от температуры[3], давления итд).
Также зависит от характера изменения поля со временем, в частности, для синусоидального колебания поля — зависит от частоты этого колебания (в этом случае вводят комплексную магнитную проницаемость чтобы описать влияние среды на сдвиг фазы 'B' по отношению к 'H'). При достаточно низких частотах (небольшой быстроте изменения поля) ее можно обычно считать в этом смысле константой.
Схематический график зависимости 'B' от 'H' (кривая намагничивания) для ферромагнетиков, парамагнетиков и диамагнетиков, а также для вакуума, иллюстрирующий различие магнитной проницаемости (представляющей собою наклон графика) для: ферромагнетиков (μf), парамагнетиков (μp), вакуума(μ0) и диамагнетиков (μd)
Кривая намагничивания для ферромагнетиков (и ферримагнетиков) и соответствующий ей график магнитной проницаемости- Магнитная проницаемость сильно зависит от величины поля для нелинейных сред (типичный пример — ферромагнетики, для которых характерен гистерезис). Для таких сред магнитная проницаемость как независящее от поля число может указываться приближенно, в рамках линеаризации[4].
- Для парамагнетиков и диамагнетиков линейное приближение достаточно хорошо для широкого диапазона величин поля.
Содержание
Классификация веществ по значению магнитной проницаемости
Подавляющее большинство веществ относятся либо к классу диамагнетиков (
), либо к классу парамагнетиков (
). Но ряд веществ — (ферромагнетики), например железо, обладают более выраженными магнитными свойствами.У ферромагнетиков вследствие гистерезиса, понятие магнитной проницаемости, строго говоря, неприменимо. Однако в определенном диапазоне изменения намагничивающего поля (чтобы можно было пренебречь остаточной намагниченностью, но до насыщения) можно в лучшем или худшем приближении всё же представить эту зависимость как линейную (а для магнитомягких материалов ограничение снизу может быть и не слишком практически существенно), и в этом смысле величина магнитной проницаемости бывает измерена и для них.
Магнитная проницаемость сверхпроводников равна нулю.
Абсолютная магнитная проницаемость воздуха приблизительно равна Магнитной проницаемости вакуума и в технических расчетах принимается равной[5]
Гн/мМагнитные проницаемости некоторых веществ и материалов
Магнитная проницаемость некоторых[6] веществ
Парамагнетики (μ-1), 10−6 Диамагнетики (1-μ), 10−6 Азот 0,013 Водород 0,063 Воздух 0,38 Бензол 7,5 Кислород 1,9 Вода 9 Эбонит 14 Медь 10,3 Алюминий 23 Стекло 12,6 Вольфрам 176 Каменная соль 12,6 Платина 360 Кварц 15,1 Жидкий кислород 3400 Висмут 176 Магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость некоторых материалов
Medium Восприимчивость χm
(объемная, СИ)Проницаемость μ [Гн/м] Относительная проницаемость μ/μ0 Магнитное поле Максимум частоты Метглас(Metglas) 1.25 1000000[7] при 0.5 Тл 100 kHz Наноперм(Nanoperm) 10×10-2 80000[8] при 0.5 Тл 10 kHz Мю-металл(Mu-metal) 2.5×10-2 20000[9] при 0.002 Тл Мю-металлMu-metal 50000[10] Пермаллой 1.0×10-2 8000[9] при 0.002 Тл Электротехническая сталь 5.0×10-3 4000[9] при 0.002 Тл Феррит (никель-цинк) 2.0×10-5 — 8.0×10-4 16-640 100 kHz ~ 1 MHz Феррит (марганец-цинк) >8.0×10-4 640 (и более) 100 kHz ~ 1 MHz Сталь 8.75×10-4 100[9] при 0.002 Тл Никель 1.25×10-4 100[9] — 600 при 0.002 Тл Неодимовый магнит 1.05[11] до 1,2-1,4 Тл Платина 1.2569701×10-6 1.000265 Алюминий 2.22×10-5[12] 1.2566650×10-6 1.000022 Дерево 1.00000043[12] Воздух 1.00000037[13] Бетон 1[14] Вакуум 0 1.2566371×10-6 (μ0) 1[15] Водород -2.2×10-9[12] 1.2566371×10-6 1.0000000 Тефлон 1.2567×10-6[9] 1.0000 Сапфир -2.1×10-7 1.2566368×10-6 0.99999976 Медь -6.4×10-6
or -9.2×10-6[12]1.2566290×10-6 0.999994 Вода -8.0×10-6 1.2566270×10-6 0.999992 Висмут -1.66×10-4 0.999834 Сверхпроводники −1 0 0 См. также
Примечания
- ↑ Werner von Siemens, Lebenserinnerungen
- ↑ Подразумевается суммирование по повторяющемуся индексу (j), т.е. запись следует понимать так:
Эта запись, как легко видеть, означает умножение вектора слева на матрицу по правилам матричного умножения. - ↑ по-разному для разных типов магнетиков.
- ↑ Для той или иной линеаризации могут вводиться разные величины магнитной проницаемости.
- ↑ Намагничивание стали. Магнитная проницаемость.
- ↑ Магнитная проницаемость. Магнитная проницаемость среды. Относительная магнитная проницаемость. Магнитная проницаемость вещества
- ↑ "Metglas Magnetic Alloy 2714A", ''Metglas''. Metglas.com. Архивировано из первоисточника 4 июня 2012. Проверено 8 ноября 2011.
- ↑ "Typical material properties of NANOPERM", ''Magnetec'' (PDF). Проверено 8 ноября 2011.
- ↑ 1 2 3 4 5 6 "Relative Permeability", ''Hyperphysics''. Hyperphysics.phy-astr.gsu.edu. Архивировано из первоисточника 4 июня 2012. Проверено 8 ноября 2011.
- ↑ Nickel Alloys-Stainless Steels, Nickel Copper Alloys, Nickel Chromium Alloys, Low Expansion Alloys. Nickel-alloys.net. Архивировано из первоисточника 4 июня 2012. Проверено 8 ноября 2011.
- ↑ Juha Pyrhönen, Tapani Jokinen, Valéria Hrabovcová Design of Rotating Electrical Machines. — John Wiley and Sons, 2009. — P. 232. — ISBN 0-470-69516-1
- ↑ 1 2 3 4 Richard A. Clarke Clarke, R. ''Magnetic properties of materials'', surrey.ac.uk. Ee.surrey.ac.uk. Архивировано из первоисточника 4 июня 2012. Проверено 8 ноября 2011.
- ↑ B. D. Cullity and C. D. Graham (2008), Introduction to Magnetic Materials, 2nd edition, 568 pp., p.16
- ↑ NDT.net Determination of dielectric properties of insitu concrete at radar frequencies. Ndt.net. Архивировано из первоисточника 4 июня 2012. Проверено 8 ноября 2011.
- ↑ точно, по определению.
Для улучшения этой статьи желательно?: - Проставив сноски, внести более точные указания на источники.
- Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.
- Добавить иллюстрации.
Категории:- Физические величины
- Физика элементарных частиц
- Магнетизм
Wikimedia Foundation. 2010.
