Permeabilitás

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

A permeabilitás, mágneses permeabilitás vagy abszolut permeabilitás a B mágneses indukciót és a H mágneses térerősséget összekötő arányossági tényező. Jele: a görög µ (ejtsd: mű), mértékegysége a henry/méter, 1 H/m = 1 V•s/A•m.[1]

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

ahol µ általában egy komplex másodrendű tenzor, a közegre jellemző mennyiség. Homogén, izotróp közegben, időben nem – vagy csak lassan – változó terek esetén a permeabilitás egy valós szám, amely a mágneses indukció és térerősség abszolutértékének hányadosaként írható:[2]

\mu ={B\over H}

Neve a latin permeare „átengedni” szóból származik. A közeg mágneses teret „áteresztő képességének” foghatjuk fel, minél nagyobb ugyanis az értéke, az adott áram hatására mindig ugyanakkora mágneses térerősség mellett a mágneses tér mozgatóerejét valójában jellemző mágneses indukció annál nagyobb benne.

A vákuum permeabilitása és a relatív permeabilitás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A permeabilitás két tényező szorzatára bontható:

\mu ={\mu_o\cdot \mu_r}

ahol a vákuum permeabilitása vagy másképpen mágneses konstans:[3]

\mu_0={ 4\pi\cdot 10^{-7}[{H\over m}]}

a mágnesesség területén alapvető fontosságú állandó, a µr relatív permeabilitás pedig a közeg relatív permeabilitása, dimenzió nélküli szám, amely megmutatja, hogy a mágneses indukció hányszor lesz nagyobb, ha a teret vákuum helyett valamilyen anyag tölti ki. Vákuum esetén µr = 1.


Az anyagok mágneses viselkedésének típusai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az anyagok a mágneses térrel szembeni viselkedésük szerint három csoportra oszthatók.

Ferromágneses anyagok[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A Ferromágneses anyagok relatív permeabilitása változó, de egynél sokkal nagyobb (µr >> 1). A permeabilitásuk sok tényezőtől függ, például a hőmérséklettől, a külső mágneses tér erősségétől, és a mágneses telítettségüktől. Egy bizonyos hőmérséklet, a Curie-pont fölött elveszítik ferromágnesességüket. Állandó mágnes készíthető belőlük, mivel a külső mágneses tér megszűnése után is mágnesesek maradnak. Ezeket az anyagokat a mágnes mindkét pólusa vonzza. A ferromágneses anyagokban az elektronok spinje külső mágneses tér hiányában is rendeződik, egységes mágnesezettségű tartományok, domének alakulnak ki. Külső mágneses tér hatására a domének átrendeződnek: a mágneses térrel egyezően mágnesezett domének megnőnek, az ellentétes irányúak összeszűkülnek. A telítési tartományban az összes domén a külső mágneses tér irányába fordul.

Paramágneses anyagok[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A Paramágneses anyagok relatív permeabilitása egynél egy kicsit nagyobb (µr >~ 1). Mágneses térben kis mértékben magukhoz vonzzák az erővonalakat, enyhén növelik az indukció erősségét. A mágnes mindkét pólusa vonzza őket egy kicsit. A paramágneses anyagokban az atomok egy vegyértékűek.

Diamágneses anyagok[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A Diamágneses anyagok relatív permeabilitása egynél kisebb (µr < 1). Mágneses térben kiszorítják magukból az erővonalakat, csökkentik az indukció erősségét. Ezeket az anyagokat a mágnes mindkét pólusa, és az inhomogén mágneses tér kis mértékben taszítja. A legerősebb diamágnesek a szupravezetők, amelyeknek nulla értékű a permeabilitása. A diamágneses viselkedést az atomok két szabad vegyértéke okozza. A nemfémek jellemzően diamágnesesek.

Anyagok relatív permeabilitása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Csoport Anyag µr
Ferromágneses
anyagok
Kobalt 100-400
Nikkel 200-500
Vas 300-6000
Permalloy ötvözetek 5000-300000
Paramágneses
anyagok
Platina 1,0000004
Alumínium 1,0000043
Mangán 1,0004
Diamágneses
anyagok
Arany 0,99997
Ezüst 0,999975
Kén 0,99998
Réz 0,99999
Víz 0,9999901

Komplex permeabilitás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Gyorsan változó terek esetén a permeabilitás komplex mennyiséggé válik. A periodikusan váltakozó mágneses térben az anyag mágneses mezőjének változása késve követi a külső mágneses tér változását:[4]

H=H_0 e^{j \omega t} \qquad B=B_0 e^{j\left(\omega t - \delta \right)}

ahol \delta B késedelmi szöge H-hoz képest.

Innen a permeabilitás:

\mu = \frac{B}{H} = \frac{ B_0 e^{j\left(\omega t - \delta \right) }}{H_0 e^{j \omega t}} = \frac{B_0}{H_0}e^{-j\delta},

komplex függvény, aminek valós része a valós permeabilitás, komplex része pedig a késedelemből adódó veszteségeket írja le. A veszteség egyszerűbben mérhető a veszteségi tangenssel:

\mathrm{tg}\delta = \frac{\mu^{\prime\prime}}{\mu^\prime},

A komplex permeabilitás Euler-formulával:

\mu = \frac{B_0}{H_0}\cos \delta - j \frac{B_0}{H_0}\sin\delta = \mu^\prime - j \mu ^{\prime\prime}.

Permeabilitás tenzor[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Anizotróp terek esetén a permeabilétás tenzormennyiséggé válik.

Jegyzetek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. Fizikai kislexikon 533. o., permeabilitás
  2. Fizikai kislexikon 533. o., permeabilitás
  3. Fizikai kislexikon 533. o., permeabilitás
  4. M. Getzlaff, Fundamentals of magnetism, Berlin: Springer-Verlag, 2008.

Források[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

További információk[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]