Movatterモバイル変換


[0]ホーム

URL:


Hoppa till innehållet
Wikipedia
Sök

Permeabilitet

Från Wikipedia
Permeabilitet kan också avsevattenpermeabilitet
Permeabilitet
Permeability by Zureks.svg
Förenklad jämförelse med olika permeabiliteter för:ferromagneterf),paramagneterp), vakuum(μ0) ochdiamagneterd).
Grundläggande
DefinitionFörmågan hos ettmaterial att uppehålla skapandet av ettmagnetiskt fält i sig själv
Storhetssymbol(er)μ{\displaystyle \mu }
Enheter
SI-enhetH · m−1
V · s · A−1· m−1
N · A−2
= m · kg · s−2 · A−2
SI-dimensionL · M · T−2 · I–2
Anmärkningar
Se ävenMagnetiska konstanten

Ielektromagnetism ärpermeabiliteten förmågan hos ett material att uppehålla skapandet av ettmagnetiskt fält i sig själv. Med andra ord, det är graden avmagnetisering som ett material får som svar på ett pålagtmagnetfält. Permeabilitet brukar skrivas somμ. Termen myntades i september 1885 avOliver Heaviside. Motsatsen till permeabiliteten ärreluktans.

ISI-enheter mäts permeabilitet ihenry per meter (H·m−1) ellernewton perampere kvadrat (N·A−2). Permeabiliteten i vakuum (μ0), även känd sommagnetiska konstanten, är ett mått på motståndet då ett magnetfält skapas i ett klassisktvakuum. Den magnetiska konstanten har det exakta[1] värdet µ0 = 4π×10−7 H·m−1≈ 1.2566370614…×10−6 H·m−1 eller N·A−2).

Den här artikeln eller det här avsnittetinnehåller inaktuella uppgifter och behöver uppdateras.(2023-06)
Hjälp gärna Wikipedia att åtgärda problemet genom attredigera artikeln eller diskutera saken pådiskussionssidan.

Förklaring

[redigera |redigera wikitext]

Ielektromagnetism representerarH hur ett magnetfältB influerar de magnetiska dipolerna i ett material, detta inkluderar förflyttning och vridning av dipoler. Kopplingen till permeabilitet är

B=μH,{\displaystyle \mathbf {B} =\mu \mathbf {H} ,}

där permeabiliteten, μ är enskalär om mediet ärisotropt eller en andra ordningenstensor om mediet äranisotropt.

Generellt är permeabiliteten inte en konstant eftersom den kan variera med avseende på position i mediet, frekvensen av det pålagda fältet,luftfuktighet, temperatur och andra parametrar. I ettickelinjärt medium kan permeabiliteten bero på styrkan hos magnetfältet.

Permeabiliteten som funktion av frekvens kan ha reella eller komplexa värden. Iferromagnetiska material uppvisar relationen mellanB ochH icke-linearitet ochhysteres:B är inte en funktion av baraH,[2] utan den beror också på materialets historia. För dessa material är det ibland användbart att undersöka deninkrementella permeabiliteten vilken definieras som

ΔB=μΔΔH.{\displaystyle \Delta \mathbf {B} =\mu _{\Delta }\Delta \mathbf {H} .}

Denna definition är användbar i lokala linjäriseringar av icke-linjära material, till exempel dåNewtons metod används för att beräknamättnad i en magnetisk krets.

Permeabiliteten ärinduktansen per enhetslängd. InSI-enheter mäts permeabiliteten ihenry per meter (H·m−1 = J/(A2·m) = N A−2). H-fältet har dimensionenström per enhetslängd och mäts iampere per meter (A m−1). Produkten μH har därför dimensionen induktans gånger ström per enhetsarea (H·A/m2). Men induktans ärmagnetiskt flöde per enhetsström, så produkten har dimension magnetiskt flöde per enhetsarea. Detta är bara magnetfältetB, vilken mäts iweber (volt-sekund) per kvadratmeter (V·s/m2), ellertesla (T).

B är relaterad till Lorentzkraften på en laddningq i rörelse:

F=q(E+v×B).{\displaystyle \mathbf {F} =q(\mathbf {E} +\mathbf {v} \times \mathbf {B} ).}

Laddningenq mäts icoulomb (C), hastighetenv imeter persekund (m/s) och kraftenF mäts inewton (N):

qv×B=CmsVsm2=C(J/C)m=Jm=N{\displaystyle q\mathbf {v} \times \mathbf {B} =C\cdot {\dfrac {m}{s}}\cdot {\dfrac {V\cdot s}{m^{2}}}={\dfrac {C\cdot (J/C)}{m}}={\dfrac {J}{m}}=N}

H är kopplad till densiteten av magnetiska dipoler. En magnetisk dipol är en slinga av elektrisk ström. Dipolmomenten har dimension ström gånger area och mäts därför i ampere kvadratmeter (A·m2) och magnituden är lika med strömmen i slingan gånger arean av slingan.[3] På avstånd är magnituden avH-fältet från en dipol proportionellt mot dipolmomentet delat på avståndet i kubik,[4] vilken har dimension ström per enhetslängd.

Relativ permeabilitet och susceptibilitet

[redigera |redigera wikitext]

Relativ permeabilitet μr är förhållandet mellan permeabiliteten i ett visst medium och vakuumpermeabiliteten μ0:

μr=μμ0,{\displaystyle \mu _{r}={\frac {\mu }{\mu _{0}}},}

där μ0 = 4π × 10−7 N A−2. I termer av relativ permeabilitet ärsusceptibiliteten[särskiljning behövs]:

Den här artikeln eller det här avsnittetinnehåller inaktuella uppgifter och behöver uppdateras.(2023-06)
Hjälp gärna Wikipedia att åtgärda problemet genom attredigera artikeln eller diskutera saken pådiskussionssidan.
χm=μr1.{\displaystyle \chi _{m}=\mu _{r}-1.}

χm är en dimensionslös kvantitet vilken ibland kallas för volymetrisk susceptibilitet.

Diamagnetism

[redigera |redigera wikitext]

Diamagnetism är egenskapen hos ett objekt vilken ger upphov till ett magnetisk fält i motstående riktning jämför med ett externtmagnetfält, vilket i sin tur skapar en repulsiv kraft. Mer specifikt skapar ett externt magnetiskt fält en förändring hos elektronernas omloppshastighet runt deras respektive atomkärnor, vilket inducerar ettmagnetiskt dipolmoment i motsatt riktning i förhållande till det externa magnetfältet. Diamagneter är material med en permeabilitet mindre änμ0{\displaystyle \mu _{0}} (en relativ permeabilitet mindre än 1).

Som följd är diamagnetism en form avmagnetism som bara visar sig då det finns ett externt magnetfält. I de flesta material är effekten svag, men hossupraledare är effekten stor.

Paramagnetism

[redigera |redigera wikitext]

Paramagnetism är en form avmagnetism vilken bara visar sig då det finns ett externt magnetfält. Paramagnetiska material attraheras av magnetfält, de har därför en relativ permeabilitet större än 1 (eller en positivsusceptibilitet)[särskiljning behövs].Det magnetiska dipolmomentet ärlinjärt och typiskt ganska svagt.

Till skillnad frånferromagneter, har inte paramagneter någon kvarvarande magnetisering då det inte finns något externt magnetfält, eftersomtermisk rörelse ger upphov till att elektronernas spinn blirgodtyckligt orienterade då pålagt magnetfält saknas. Därför blir magnetiseringen noll när det pålagda magnetfältet tas bort. Även då det finns ett magnetiskt fält blir deninducerade magnetiseringen liten eftersom bara en liten andel av elektronspinnen blir omorienterade i samma riktning av fältet. Denna andel är proportionell mot fältstyrkan. Attraktionen som ferromagneter upplever äricke-linjär och mycket större, vilket gör att den är lätt att observera, ett exempel på detta är vanliga kylskåpsmagneter.

Värden för några vanliga material

[redigera |redigera wikitext]

Följande tabell skall användas försiktigt eftersom permeabilitet hos ferromagnetiska material kraftigt varierar med fältstyrka. Till exempel har 4 % Si stål en initial relativ permeabilitet (vid nära 0T) på 2000 och ett maximum på 35000[5]. Den relativa permeabiliteten för vilket material som helst vid tillräckligt hög fältstyrka går mot 1.

Magnetisk susceptibilitet och permeabilitet för utvalda material
MediumSusceptibilitet χm
Permeabilitet μ [H/m]Relativ Permeabilitet μ/μrMagnetiskt fältstyrkaFrekvensmax
Metglas7000125000000000000♠1.257006100000000000000♠1000000[6]vid 0.5 T100 kHz
Nanoperm6999100000000000000♠10×10−27004800000000000000♠80000[7]vid 0.5 T10 kHz
Mymetall6998250000000000000♠2.5×10−27004200000000000000♠20000[8]vid 0.002 T
Mymetall7004500000000000000♠50000[9]
Permalloy7003800000000000000♠80006998100000000000000♠1.0×10−27003800000000000000♠8000[8]vid 0.002 T
Elektriskt stål6997500000000000000♠5.0×10−37003400000000000000♠4000[8]vid 0.002 T
Ferrit[särskiljning behövs] (nickel zink)6995200000000000000♠2.0×10−56996800000000000000♠8.0×10−416–640100 kHz ~ 1 MHz[källa behövs]
Ferrit (mangan zinc)>6996800000000000000♠8.0×10−4640 (eller mer)100 kHz ~ 1 MHz
Stål6996875000000000000♠8.75×10−4100[8]vid 0.002 T
Nickel6996125000000000000♠1.25×10−4100[8] – 600at 0.002 T
Neodymmagnet1.05[10]
Platina6994125697010000000♠1.2569701×10−67000100026500000000♠1.000265
Aluminium6995222000000000000♠2.22×10−5[11]6994125666499999999♠1.2566650×10−67000100002200000000♠1.000022
Trä7000100000043000000♠1.00000043[11]
Luft6994125663750000000♠1.2566375×10−67000100000037000000♠1.00000037[12]
Betong1[13]
Vakuum0π6993400000000000000♠4×10−70)1[14]
Väte3008780000000000000♠−2.2×10−9[11]6994125663710000000♠1.2566371×10−67000100000000000000♠1.0000000
Teflon6994125670000000000♠1.2567×10−6[8]7000100000000000000♠1.0000
Safir3006790000000000000♠−2.1×10−76994125663680000000♠1.2566368×10−66999999999760000000♠0.99999976
Koppar3005360000000000000♠−6.4×10−6
or3005080000000000000♠−9.2×10−6[11]
6994125662899999999♠1.2566290×10−66999999994000000000♠0.999994
Vatten3005200000000000000♠−8.0×10−66994125662699999999♠1.2566270×10−66999999992000000000♠0.999992
Vismut3003834000000000000♠−1.66×10−46999999834000000000♠0.999834
Supraledare−100

Magnetiseringskurva för ferromagneter (och ferrimagneter) och motsvarande permeabilitet.

Ett bra material för transformatorkärnor måste ha hög permeabilitet.[15]

FörpassivMaglev behövs en relativ permeabilitet på under 1 (detta korresponderar mot en negativ susceptibilitet).

Permeabiliten varierar med magnetisk fältstyrka. Värdena ovan är approximativa och endast giltiga för de nämnda magnetiska fälten. De är dessutom angivna för frekvensen noll; i praktiken ges permeabiliteten som en funktion av frekvensen. När frekvensen tas med i beräkningarna kan permeabiliteten bli ettkomplext tal.

Tänk på attmagnetiska konstantenμ0{\displaystyle \mu _{0}} har ett exakt värde iSI-enheter (dvs inga osäkerheter i värdet), eftersom definitionen av ampere fixerar värdet på 4π × 10−7 H/m exakt.

Den här artikeln eller det här avsnittetinnehåller inaktuella uppgifter och behöver uppdateras.(2023-06)
Hjälp gärna Wikipedia att åtgärda problemet genom attredigera artikeln eller diskutera saken pådiskussionssidan.

Se även

[redigera |redigera wikitext]

Referenser

[redigera |redigera wikitext]
  1. ^”The NIST reference on fundamental physical constants”. Physics.nist.gov.http://physics.nist.gov/cuu/Units/ampere.html. Läst 8 november 2011. 
  2. ^Jackson (1975), p. 190
  3. ^Jackson, John David (1975). Classical Electrodynamics (2nd ed.). New York: Wiley.ISBN 0-471-43132-X  p. 182 eqn. (5.57)
  4. ^Jackson (1975) p. 182 eqn. (5.56)
  5. ^G.W.C. Kaye & T.H. Laby, Table of Physical and Chemical Constants, 14th ed, Longman
  6. ^”"Metglas Magnetic Alloy 2714A", ''Metglas''”. Metglas.com. Arkiverad frånoriginalet den 6 februari 2012.https://web.archive.org/web/20120206100947/http://www.metglas.com/products/page5_1_2_6.htm. Läst 8 november 2011. 
  7. ^”"Typical material properties of NANOPERM", ''Magnetec''” (PDF).http://www.magnetec.de/eng/pdf/werkstoffkennlinien_nano_e.pdf. Läst 8 november 2011. [död länk]
  8. ^ [abcdef]”"Relative Permeability", ''Hyperphysics''”. Hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/solids/ferro.html. Läst 8 november 2011. 
  9. ^”Nickel Alloys-Stainless Steels, Nickel Copper Alloys, Nickel Chromium Alloys, Low Expansion Alloys”. Nickel-alloys.net.http://www.nickel-alloys.net/nickelalloys.html. Läst 8 november 2011. 
  10. ^Juha Pyrhönen, Tapani Jokinen, Valéria Hrabovcová (2009). Design of Rotating Electrical Machines. John Wiley and Sons. sid. 232.ISBN 0-470-69516-1.http://books.google.com/?id=_y3LSh1XTJYC&pg=PT232 
  11. ^ [abcd]Richard A. Clarke. ”Clarke, R. ''Magnetic properties of materials'', surrey.ac.uk”. Ee.surrey.ac.uk. Arkiverad frånoriginalet den 3 juni 2012.https://web.archive.org/web/20120603060037/http://info.ee.surrey.ac.uk/Workshop/advice/coils/mu/. Läst 8 november 2011. 
  12. ^B. D. Cullity and C. D. Graham (2008), Introduction to Magnetic Materials, 2nd edition, 568 pp., p.16
  13. ^NDT.net. ”Determination of dielectric properties of insitu concrete at radar frequencies”. Ndt.net.http://www.ndt.net/article/ndtce03/papers/v078/v078.htm. Läst 8 november 2011. 
  14. ^exactly, by definition
  15. ^Dixon, L H (2001). ”Magnetics Design 2 - Magnetic Core Characteristics”. Texas Instruments.http://www.ti.com/lit/ml/slup124/slup124.pdf. 
Hämtad från ”https://sv.wikipedia.org/w/index.php?title=Permeabilitet&oldid=54180875
Kategori:
Dolda kategorier:

[8]ページ先頭

©2009-2025 Movatter.jp