Permeabilitás

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

A permeabilitás egy anyagra jellemző állandó.

Eredete a latin permeare „átengedni” szóból származik. A szilárd testeknél, gázoknál és folyadékoknál áteresztőképességet jelent.

Mágneses permeabilitás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A gerjesztés, majd a mágneses térerősség hatására kialakuló mágneses indukció függ a térben lévő anyagoktól.

A mágneses permeabilitás az az anyagra jellemző mennyiség, amely a (B) mágneses indukció és a (H) mágneses térerősség arányát adja meg:

B ={\mu\cdot H} azaz \mu ={B\over H}

Jele: a görög µ (ejtsd: mű).

Mértékegysége: [{Vs\over Am}]= [{H\over m}]

A permeabilitás két tényezőből: a vákuum (légüres tér) permeabilitásából és a relatív permeabilitásból áll:

\mu ={\mu_o\cdot \mu_r}

A vákuum permeabilitása: \mu_0={ 4\pi\cdot 10^{-7}[{H\over m}]} a mágnesesség területén alapvető fontosságú állandó.

A relatív permeabilitás dimenzió nélküli szám, amely megmutatja, hogy a mágneses indukció hányszor lesz nagyobb, ha a teret vákuum helyett valamilyen anyag tölti ki.

A térben változó permeabilitás tenzorral írható le.

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

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

Relatív permeabilitásuk változó, de egynél sokkal nagyobb. 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.
Relatív permeabilitásuk egynél egy kicsit nagyobb. Mágneses térben kis mértékben magukhoz vonzzák az erővonalakat, enyhén növelik az indukció erősségét. A mágnes mindkét pólusa vonzza őket egy kicsit.
Relatív permeabilitásuk egynél kisebb. 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 permeabilitásuk.

A diamágneses viselkedést az atomok két szabad vegyértéke okozza. A nemfémek jellemzően diamágnesesek. A paramágneses anyagokban az atomok egy vegyértékűek. A ferromágneses anyagokban az elektronok spinjei külső mágneses tér hiányában is rendeződnek; 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.

Komplex permeabilitás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A komplex permeabilitás a komplex permittivitáshoz hasonlóan a veszteséget írja le. A periodikusan váltakozó mágneses térben az anyag mágneses mezőjének változása késve követi a külső mágneses tér változását:[1]

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}.

Források[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. M. Getzlaff, Fundamentals of magnetism, Berlin: Springer-Verlag, 2008.

http://www.tankonyvtar.hu/konyvek/elektromagneses-terek/elektromagneses-terek-081204-67