A permeabilitás, mágneses permeabilitás vagy abszolút permeabilitás a B mágneses indukciót és a H mágneses térerősséget összekötő arányossági tényező. Jele: a görög µ (ejtsd: mű), mértékegysége a henry/méter, 1 H/m = 1 V•s/A•m.
ahol µ általában egy komplex másodrendű tenzor, a közegre jellemző mennyiség. Homogén, izotróp közegben, időben nem – vagy csak lassan – változó terek esetén a permeabilitás egy valós szám, amely a mágneses indukció és térerősség abszolút értékének hányadosaként írható:
Neve a latin permeare „átengedni” szóból származik. A közeg mágneses teret „áteresztő képességének” foghatjuk fel, minél nagyobb ugyanis az értéke, az adott áram hatására mindig ugyanakkora mágneses térerősség mellett a mágneses tér mozgatóerejét valójában jellemző mágneses indukció annál nagyobb benne.
A vákuum permeabilitása és a relatív permeabilitás
A permeabilitás két tényező szorzatára bontható:
,
ahol a vákuum permeabilitása vagy másképpen mágneses konstans:
, másképpen a mágnesesség területén alapvető fontosságú állandó, a µr relatív permeabilitás pedig a közeg relatív permeabilitása, dimenzió nélküli szám, amely megmutatja, hogy a mágneses indukció hányszor lesz nagyobb, ha a teret vákuum helyett valamilyen anyag tölti ki. Vákuum esetén µr = 1.
Különböző közegekben az elektromágneses sugárzás terjedési sebessége, a fázissebesség különbözik, de a nagyságát a közeg relatív permittivitása ε és permeabilitása µ egyértelműen meghatározzák:
Az anyagok mágneses viselkedésének típusai
Az anyagok a mágneses térrel szembeni viselkedésük szerint három csoportra oszthatók.
Ferromágneses anyagok
A Ferromágneses anyagok relatív permeabilitása változó, de egynél sokkal nagyobb (µr >> 1). 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. A ferromágneses anyagokban az elektronok spinje külső mágneses tér hiányában is rendeződik, 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.
Paramágneses anyagok
A Paramágneses anyagok relatív permeabilitása egynél egy kicsit nagyobb (µr >~ 1). Mágneses térben kis mértékben magukhoz vonzzák az erővonalakat, enyhén növelik az indukció erősségét. A mágnes mindkét pólusa vonzza őket egy kicsit. A paramágneses anyagokban az atomok egy vegyértékűek.
Diamágneses anyagok
A Diamágneses anyagok relatív permeabilitása egynél kisebb (µr < 1). 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 permeabilitása. A diamágneses viselkedést az atomok két szabad vegyértéke okozza. A nemfémek jellemzően diamágnesesek.
Anyagok relatív permeabilitása
Csoport Anyag µrFerromágneses anyagok Kobalt 100-400 Nikkel 200-500 Vas 300-6000 Permalloy ötvözetek 5000-300000Paramágneses anyagok Platina 1,0000004 Alumínium 1,0000043 Mangán 1,0004Diamágneses anyagok Arany 0,99997 Ezüst 0,999975 Kén 0,99998 Réz 0,99999 Víz 0,9999901
Komplex permeabilitás
Gyorsan változó terek esetén a permeabilitás komplex mennyiséggé válik. A periodikusan váltakozó mágneses térben az anyag mágneses mezőjének változása késve követi a külső mágneses tér változását:M. Getzlaff, Fundamentals of magnetism, Berlin: Springer-Verlag, 2008.
ahol B késedelmi szöge H-hoz képest.
Innen a permeabilitás:
,
komplex függvény, aminek valós része a valós permeabilitás, komplex része pedig a késedelemből adódó veszteségeket írja le. A veszteség egyszerűbben mérhető a veszteségi tangenssel:
,
A komplex permeabilitás Euler-formulával:
.
Permeabilitás tenzor
Anizotróp terek esetén a permeabilitás tenzormennyiséggé válik.
Jegyzetek
Források
A világ működése - permeabilitás (Hozzáférés: 2016. április 27.) Mágneses permeabilitás, mágnesezési görbék (Hozzáférés: 2016. április 27.)
További információk
http://fizikaweb.uni-pannon.hu/fizika_content/Oktatas/Fizika_Informatikai_kar/fiz2ik_magnesesseg_7.ppt https://web.archive.org/web/20101011113428/http://e-oktat.pmmf.hu/webgui/www/uploads/images/349/Ch-4.pdf http://www.tankonyvtar.hu/konyvek/elektromagneses-terek/elektromagneses-terek-081204-67
Kategória:Mágnesség