Permeabilità magnetica costante e tabella

IL Permeabilità magnetica È la quantità fisica della proprietà della questione di generare il proprio campo magnetico, quando è permeato da un altro campo magnetico esterno.

Entrambi i campi: esterno e proprio, sovrappongono un campo risultante. Sul campo esterno, indipendentemente dal materiale, si chiama Intensità del campo magnetico H, mentre la sovrapposizione del campo esterno più quella indotta nel materiale è il induzione magnetica B.

Figura 1. Solenoide con un materiale di permeabilità magnetica Core μ. Fonte: Wikimedia Commons.

Quando si tratta di materiali omogenei e isotropi, i campi H E B Sono proporzionali. E la costante di proporzionalità (arrampicata e positiva) è la permeabilità magnetica, indica la lettera greca μ:

B = μ H

Nel sistema internazionale se il induzione magnetica B È misurato in Tesla (t), mentre il Intensità del campo magnetico H È misurato in ampere sulla metropolitana (A/M). 

dato che μ deve garantire l'omogeneità dimensionale nell'equazione, l'unità di μ Nel sistema se è:

[μ] = (Tesla ⋅ meter)/ampere = (t ⋅ m)/a

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Permeabilità magnetica del vuoto

Vediamo come si verificano i campi magnetici, i cui valori assoluti ti indichiamo  B E H, In una bobina o un solenoide. Da lì verrà introdotto il concetto di permeabilità magnetica del vuoto.

Il solenoide è costituito da un guidatore arrotolato a spirale. Ogni round a spirale si chiama giro. Se la corrente viene passata Yo Per il solenoide, allora c'è un elettromagnet che produce un campo magnetico B. 

Inoltre, il valore dell'induzione magnetica B è maggiore, nella misura in cui la corrente Yo È aumentato. E anche quando aumenta la densità dei turni N (numero N di giri tra la lunghezza D del solenoide). 

L'altro fattore che influenza il valore del campo magnetico prodotto da un solenoide è la permeabilità magnetica μ del materiale all'interno. Infine, l'entità di questo campo è:

Può servirti: reattanza induttiva

B = μ. Yo .n = μ. Yo .(N/D)

Come detto 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 il solenoide trasforma la densità, "permea" al materiale di permeabilità magnetica μ, causando magnetizzare. 

Quindi c'è un campo di grandezza totale B, Dipende dal materiale che si trova all'interno del solenoide.

Solenoide vuoto

Allo stesso modo, se il materiale all'interno del solenoide è il vuoto, il campo H "permea" il vuoto produce un campo risultante B. Il quoziente tra il campo B nel vuoto e H Prodotto dal solenoide definisce la permeabilità del vuoto, il cui valore è:

 μO = 4π x 10^-7 (T⋅m)/a

Si scopre che il valore precedente era una definizione esatta fino al 20 maggio 2019. A quella data, è stata fatta una revisione del sistema internazionale, il che porta a questo μO essere misurato sperimentalmente.

Tuttavia, le misure fatte finora indicano che questo valore è estremamente preciso.

Tabella permeabilità magnetica

I materiali hanno una caratteristica permeabilità magnetica. Ora è possibile trovare permeabilità magnetica con altre unità. Ad esempio, prendiamo l'unità di induttanza, che è Henry (H):

1H = 1 (t ⋅ m²)/A. 

Confrontando questa unità che si è verificata 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:

Può servirti: energia meccanica: formule, concetti, tipi, esempi, esercizi

μ = μO (1 + χ)

Nell'espressione precedente 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.

Permeabilità relativa

È molto comune esprimere la permeabilità magnetica in relazione alla permeabilità del vuoto. È noto come permeabilità relativa e non è altro che il quoziente tra la permeabilità del materiale rispetto a quello del vuoto.

Secondo questa definizione, la permeabilità relativa non ha unità. Ma è un concetto utile per classificare i materiali. 

Ad esempio, i materiali sono Ferromagnetico, Finché la sua permeabilità relativa è molto maggiore dell'unità.

Allo stesso modo, sostanze paramagnetico Hanno una permeabilità relativa appena sopra 1.

E infine i materiali diamagnetici hanno permeabilità relative appena sotto l'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 hanno un fenomeno noto come "isteresi", in cui mantengono la memoria dei campi precedentemente applicati. In virtù di questa caratteristica possono formare un magnete permanente.

figura 2. Memorie magnetiche di ferrite. Fonte: Wikimedia Commons

A causa della memoria magnetica dei materiali ferromagnetici, le memorie dei computer digitali originali erano piccoli tori di ferrite attraversati dai conduttori. Lì hanno tenuto, estratto o cancellato il contenuto (1 o 0) dalla memoria. 

I materiali e la loro permeabilità

Ecco alcuni materiali, con la sua permeabilità magnetica in H/M e tra parentesi la sua permeabilità relativa:

Ferro: 6.3 x 10^-3 (5000)

Cobalt-Hierro: 2.3 x 10^-2 (18000)

Nickel-Herro: 1.25 x 10^-1 (100000)

Manganese-Zinc: 2.5 x 10^-2 (20000)

Acciaio al carbonio: 1.26 x 10^-4 (100)

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Magnete neodimium: 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)

Analisi della tabella

Osservando i valori di questa tabella, si può vedere che esiste un primo gruppo con permeabilità magnetica correlata a quella del vuoto con valori elevati. Questi sono materiali ferromagnetici, molto adatti alla produzione di elettromagneti per la produzione di grandi campi magnetici.

Figura 3. Curve B vs. H per materiali ferromagnetici, paramagnetici e diamagnetici. Fonte: Wikimedia Commons.

Quindi abbiamo un secondo gruppo di materiali, con permeabilità magnetica relativa appena sopra 1. Questi sono materiali paramagnetici.

Quindi i materiali con permeabilità magnetica relativa possono essere visti appena sotto l'unità. Questi sono materiali diamagnetici come acqua pura e rame.

Finalmente abbiamo un superconduttore. I superconduttori hanno zero permeabilità magnetica perché il campo magnetico all'interno si esclude completamente. I superconduttori non servono ad essere utilizzati nel nucleo di un elettromagnete. 

Tuttavia, di solito vengono costruiti elettromagneti superconduttori, ma il superconduttore viene utilizzato nell'avvolgimento per stabilire correnti elettriche molto elevate che producono campi magnetici elevati.

Riferimenti

1. Dialnet. Semplici esperimenti per trovare permeabilità magnetica. Recuperato da: dialnet.unito.È
2. Figueroa, d. (2005). Serie: Physics for Science and Engineering. Volume 6. Elettromagnetismo. A cura di Douglas Figueroa (USB). 215-221.
3. Giancoli, d.  2006. Fisica: principi con applicazioni. 6 °.Ed Prentice Hall. 560-562.
4. Kirkpatrick, l. 2007. Fisica: uno sguardo al mondo. 6a edizione abbreviata. Apprendimento del Cengage. 233.
5. Youtube. Magnetismo 5 - Permeabilità. Recuperato da: YouTube.com
6. Wikipedia. Campo magnetico. Recuperato da: è.Wikipedia.com
7. Wikipedia. Permeabilità (elettromagnetismo). Recuperato da: in.Wikipedia.com