¿Qué es la permeabilidad magnética (mu)?

Sabemos por muchos años de práctica técnica que la inductancia de la bobina depende en gran medida de las características del entorno en el que se encuentra la bobina. Si se agrega un núcleo ferromagnético a una bobina de alambre de cobre con una inductancia L0 conocida, entonces, en otras circunstancias anteriores, las corrientes de autoinducción (corrientes adicionales de cierre y apertura) en esta bobina aumentarán muchas veces, el experimento confirmará lo que significará aumento de varias veces inductanciaque ahora será igual a L.

observación experimental

Supongamos que el medio, la sustancia que llena el espacio dentro y alrededor de la bobina descrita, es homogéneo y es generado por la corriente que fluye a través de su conductor, campo magnético ubicados únicamente en esta área en particular sin ir más allá de sus fronteras.

Si la bobina tiene forma toroidal, la forma de un anillo cerrado, entonces este medio, junto con el campo, se concentrará solo en el volumen de la bobina, ya que prácticamente no hay campo magnético fuera del toroide.Esta posición también es válida para una bobina larga, un solenoide, en el que todas las líneas magnéticas también se concentran en el interior, a lo largo del eje.

Por ejemplo, digamos que la inductancia de algún circuito o bobina sin núcleo en el vacío es igual a L0. Luego, para la misma bobina, pero ya en una sustancia homogénea que llena el espacio donde están presentes las líneas de campo magnético de una bobina dada, deje que la inductancia sea L. En este caso, resulta que la relación L / L0 no es más que la permeabilidad magnética relativa de la sustancia especificada (a veces llamada simplemente "permeabilidad magnética").

Se vuelve obvio: la permeabilidad magnética es una cantidad que caracteriza las propiedades magnéticas de una sustancia dada. A menudo, esto depende del estado de la materia (y de las condiciones ambientales, como la temperatura y la presión) y su naturaleza.

Comprender el término

La introducción del término «permeabilidad magnética» en relación con una sustancia en un campo magnético es similar a la introducción del término «constante dieléctrica» para una sustancia en un campo eléctrico.

El valor de la permeabilidad magnética, determinado por la fórmula anterior L / L0, también se puede expresar como la relación entre las permeabilidades magnéticas absolutas de una sustancia dada y el vacío absoluto (vacío).

Es fácil de ver: la permeabilidad magnética relativa (también conocida como permeabilidad magnética) es una cantidad adimensional. Pero la permeabilidad magnética absoluta tiene la dimensión Hn / m, lo mismo que la permeabilidad magnética (¡absoluta!) del vacío (esta es la constante magnética).

De hecho, vemos que el entorno (magnético) afecta la inductancia del circuito, y esto muestra claramente que un cambio en el entorno conduce a un cambio en el flujo magnético Φ que penetra en el circuito y, por lo tanto, a un cambio en la inducción B , aplicado a cada punto del campo magnético.

El significado físico de esta observación es que para la misma corriente de bobina (a la misma intensidad magnética H) la inducción de su campo magnético será un cierto número de veces mayor (en algunos casos menor) en una sustancia con permeabilidad magnética mu que en vacío completo.

Es así porque el medio esta magnetizado, y él mismo comienza a poseer un campo magnético.Las sustancias que pueden magnetizarse de esta manera se llaman imanes.

La unidad de medida de la permeabilidad magnética absoluta es 1 H/m (henry por metro o newton por amperio al cuadrado), es decir, es la permeabilidad magnética de tal medio donde a un voltaje de campo magnético H 1 A/m, a la inducción magnética de 1 ocurre T.

Imagen física del fenómeno.

De lo anterior, está claro que diferentes sustancias (imanes) se magnetizan bajo la acción del campo magnético del bucle de corriente y, como resultado, se obtiene un campo magnético, que es la suma de los campos magnéticos: el campo magnético del medio magnetizado. más el bucle de corriente, por lo que difiere en magnitud de los circuitos de campo de corriente solamente sin medio. La razón de la magnetización de los imanes radica en la existencia de corrientes mínimas en cada uno de sus átomos.

De acuerdo con el valor de la permeabilidad magnética, las sustancias se clasifican en diamagnéticas (menos de una, magnetizadas con respecto al campo aplicado), paramagnetas (más de una, magnetizadas en la dirección del campo aplicado) y ferromagnéticas (mucho más de una). — magnetizarse y tener magnetización después de la desactivación del campo magnético aplicado).

Los ferroimanes se caracterizan por histéresispor lo tanto, el concepto de "permeabilidad magnética" en su forma pura no es aplicable a los ferromagnetos, pero en un cierto rango de magnetización, en alguna aproximación, se puede distinguir una parte lineal de la curva de magnetización, por lo que será posible calcular la permeabilidad magnética.

En los superconductores, la permeabilidad magnética es 0 (dado que el campo magnético se desplaza completamente por su volumen), y la permeabilidad magnética absoluta del aire es casi igual a mu vacío (lea la constante magnética). Para el aire, mu es un poco más de 1.