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Physik der magnetischen Permeabilität

Physik der magnetischen Permeabilität
Physik der magnetischen Permeabilität

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Anonim

Magnetische Permeabilität, relative Zunahme oder Abnahme des resultierenden Magnetfelds innerhalb eines Materials im Vergleich zu dem Magnetisierungsfeld, in dem sich das gegebene Material befindet; oder die Eigenschaft eines Materials, die gleich der magnetischen Flussdichte B ist, die innerhalb des Materials durch ein Magnetisierungsfeld geteilt durch die Magnetfeldstärke H des Magnetisierungsfelds hergestellt wird. Die magnetische Permeabilität μ (griechisch mu) ist somit definiert als μ = B / H. Die magnetische Flussdichte B ist ein Maß für das tatsächliche Magnetfeld innerhalb eines Materials, das als Konzentration von Magnetfeldlinien oder Fluss pro Querschnittseinheit betrachtet wird. Die Magnetfeldstärke H ist ein Maß für das Magnetisierungsfeld, das durch den Stromfluss in einer Drahtspule erzeugt wird.

Im leeren oder freien Raum ist die magnetische Flussdichte dieselbe wie das Magnetisierungsfeld, da das Feld nicht modifiziert werden muss. In Zentimeter-Gramm-Sekunden-Einheiten (cgs) ist die Permeabilität B / H des Raums dimensionslos und hat einen Wert von 1. In Meter-Kilogramm-Sekunden- (mks) und SI-Einheiten haben B und H unterschiedliche Dimensionen und die Permeabilität Der freie Raum (symbolisiert μ 0) wurde als gleich 4π × 10 - 7 Weber pro Amperemeter definiert, so dass die mks-Einheit des elektrischen Stroms dieselbe sein kann wie die praktische Einheit, das Ampere. Mit der Neudefinition des Ampere im Jahr 2019 entspricht μ 0 nicht mehr 4π × 10 - 7 Weber pro Amperemeter und muss experimentell bestimmt werden. ([Μ 0 / 4π × 10 - 7] ist jedoch 1,00000000055 und liegt immer noch sehr nahe an seinem früheren Wert.) In diesen Systemen wird die Permeabilität B / H als absolute Permeabilität μ des Mediums bezeichnet. Die relative Permeabilität μ r wird dann als das Verhältnis μ / μ 0 definiert, das dimensionslos ist. Somit beträgt die relative Permeabilität des freien Raums oder Vakuums 1.

Materialien können aufgrund ihrer Permeabilität magnetisch klassifiziert werden. Ein diamagnetisches Material hat eine konstante relative Permeabilität von etwas weniger als 1. Wenn ein diamagnetisches Material wie Wismut in ein Magnetfeld gebracht wird, wird das äußere Feld teilweise ausgestoßen und die darin enthaltene magnetische Flussdichte wird geringfügig verringert. Ein paramagnetisches Material hat eine konstante relative Permeabilität von etwas mehr als 1. Wenn ein paramagnetisches Material wie Platin in ein Magnetfeld gebracht wird, wird es in Richtung des äußeren Feldes leicht magnetisiert. Ein ferromagnetisches Material wie Eisen hat keine konstante relative Permeabilität. Wenn das Magnetisierungsfeld zunimmt, nimmt die relative Permeabilität zu, erreicht ein Maximum und nimmt dann ab. Gereinigtes Eisen und viele magnetische Legierungen haben eine maximale relative Permeabilität von 100.000 oder mehr.