Cos'è la permeabilità magnetica (mu)

Sappiamo da molti anni di pratica tecnica che l'induttanza della bobina dipende fortemente dalle caratteristiche dell'ambiente in cui si trova la bobina. Se un nucleo ferromagnetico viene aggiunto a una bobina di filo di rame con un'induttanza nota L0, quindi in altre circostanze precedenti le correnti di autoinduzione (correnti di chiusura e apertura aggiuntive) in questa bobina aumenteranno molte volte, l'esperimento confermerà cosa significherà più volte aumentare induttanzache ora sarà uguale a L.

Osservazione sperimentale

Supponiamo che il mezzo, la sostanza che riempie lo spazio all'interno e attorno alla bobina descritta, sia omogeneo e sia generato dalla corrente che scorre attraverso il suo conduttore, campo magnetico situato solo in questa particolare area senza andare oltre i suoi confini.

Se la bobina ha una forma toroidale, la forma di un anello chiuso, allora questo mezzo, insieme al campo, sarà concentrato solo nel volume della bobina, poiché praticamente non c'è campo magnetico al di fuori del toroide.Questa posizione vale anche per una bobina lunga - un solenoide, in cui sono concentrate anche tutte le linee magnetiche all'interno - lungo l'asse.

Ad esempio, supponiamo che l'induttanza di un circuito o di una bobina senza nucleo nel vuoto sia uguale a L0. Quindi per la stessa bobina, ma già in una sostanza omogenea che riempie lo spazio in cui sono presenti le linee del campo magnetico di una data bobina, sia L l'induttanza. In questo caso, risulta che il rapporto L / L0 non è altro che la permeabilità magnetica relativa della sostanza specificata (a volte chiamata semplicemente "permeabilità magnetica").

Diventa ovvio: la permeabilità magnetica è una quantità che caratterizza le proprietà magnetiche di una data sostanza. Spesso questo dipende dallo stato della materia (e dalle condizioni ambientali come temperatura e pressione) e dalla sua natura.

Capire il termine

L'introduzione del termine «permeabilità magnetica» in relazione a una sostanza in un campo magnetico è simile all'introduzione del termine «costante dielettrica» per una sostanza in un campo elettrico.

Il valore della permeabilità magnetica, determinato dalla suddetta formula L/L0, può anche essere espresso come rapporto tra le permeabilità magnetiche assolute di una data sostanza e il vuoto assoluto (vuoto).

È facile da vedere: la permeabilità magnetica relativa (nota anche come permeabilità magnetica) è una quantità adimensionale. Ma la permeabilità magnetica assoluta — ha la dimensione Hn / m, la stessa della permeabilità magnetica (assoluta!) del vuoto (questa è la costante magnetica).

Vediamo infatti che l'ambiente (magnetico) influisce sull'induttanza del circuito, e questo mostra chiaramente che un cambiamento nell'ambiente porta ad un cambiamento nel flusso magnetico Φ che penetra nel circuito, e quindi ad un cambiamento nell'induzione B , applicata a ciascun punto del campo magnetico.

Il significato fisico di questa osservazione è che per la stessa corrente di bobina (alla stessa intensità magnetica H) l'induzione del suo campo magnetico sarà un certo numero di volte maggiore (in alcuni casi minore) in una sostanza con permeabilità magnetica mu che in vuoto pieno.

È così perché il mezzo è magnetizzato, ed esso stesso inizia a possedere un campo magnetico Le sostanze che possono essere magnetizzate in questo modo sono chiamate magneti.

L'unità di misura della permeabilità magnetica assoluta è 1 H/m (henry per metro o newton per ampere quadrato), ovvero è la permeabilità magnetica di un tale mezzo dove ad una tensione di campo magnetico H 1 A/m , a si verifica l'induzione magnetica di 1 T.

Quadro fisico del fenomeno

Da quanto sopra è chiaro che diverse sostanze (magneti) sono magnetizzate sotto l'azione del campo magnetico del circuito di corrente e di conseguenza si ottiene un campo magnetico, che è la somma dei campi magnetici - il campo magnetico del mezzo magnetizzato più l'anello di corrente, motivo per cui differisce in grandezza dai circuiti di campo di sola corrente senza mezzo. La ragione della magnetizzazione dei magneti risiede nell'esistenza delle più piccole correnti in ciascuno dei loro atomi.

In base al valore della permeabilità magnetica, le sostanze vengono classificate in diamagnetiche (meno di uno — magnetizzate rispetto al campo applicato), paramagneti (più di una — magnetizzate nella direzione del campo applicato) e ferromagneti (molto più di una — magnetizzati e dotati di magnetizzazione dopo la disattivazione del campo magnetico applicato).

I ferromagneti sono caratterizzati da isteresipertanto, il concetto di "permeabilità magnetica" nella sua forma pura non è applicabile ai ferromagneti, ma in un certo intervallo di magnetizzazione, in una certa approssimazione, si può distinguere una parte lineare della curva di magnetizzazione, per la quale sarà possibile calcolare la permeabilità magnetica.

Nei superconduttori, la permeabilità magnetica è 0 (poiché il campo magnetico è completamente spostato dal loro volume) e la permeabilità magnetica assoluta dell'aria è quasi uguale a mu vuoto (leggi la costante magnetica). Per l'aria, mu è leggermente superiore a 1.