Permeabilidad magnètica

Archiu:Permeability by Zureks.svg

Comparació de permeabilidades para: materials ferromagnéticos (μ_f), paramagnéticos (μ_p), diamagnéticos (μ_d) i el buit (μ₀)

En física se li denomina permeabilidad magnètica a la capacitat que tenen els conductors d'afectar i ser afectats pels camps magnètics, aixina com la capacitat de convertir-se en fonts d'estos, és dir, capacitat per a crear-los sense la necessitat de corrents externes.

Esta magnitut està definida per la comunió entre la inducció magnètica (també cridada densitat de fluix magnètic) i la excitació magnètica que estiguen incidint en l'interior del material, i és representada pel símbol a:

$\mu =\frac{B}{H}$

Si la raó del comportament entre estos dins del material és constant, significa que la permeabilidad del material també ho és. En tal cas es diu que el material és llineal. També, si la cantitat μ és igual en tots els punts del material, significa que és un material homogéneu, i si μ no varia en cap direcció partint d'un punt arbitrari del material, significa que este és isotrópico.

El buit, per eixemple, és un material llineal, homogéneu i isotrópico i el seu permeabilidad magnètica està donada per

${\mu }_0=4\pi \times 10^{-7}\mathrm{T}\mathrm{\cdot }\mathrm{m}\mathrm{\cdot }{\mathrm{A}}^{\mathrm{-}\mathrm{1}}$.

En unitats SI, la permeabilidad es medix en henrios per metro (H/m), o equivalentemente en newtons per amperi al quadrat (N/A²). La constant de permeabilidad μ₀, també coneguda com constant magnètica o permeabilidad de l'espai lliure, és la proporcionalitat entre l'inducció magnètica i la força magnetizante quan es forma un camp magnètic en un buit clàssic.

Una propietat dels materials estretament relacionada és la susceptibilitat magnètica, que és un factor de proporcionalitat adimensional que indica el grau de magnetisació d'un material en resposta a un camp magnètic aplicat.

Explicació

En les formulació macroscòpica de l'electromagnetisme, apareixen dos tipos diferents de camp magnètic:

• el camp magnetizante H que es genera al voltant de corrents elèctriques i corrents de desplaçaments, i també emana dels pols dels imans. Les unitats SI de H són amperis/metro.
• la densitat de fluix magnètic B que actua de nou sobre el domini elèctric, per curvant el moviment de les càrregues i provocant la inducció electromagnètica. Les unitats SI de B són volt-segon/metro quadrat (teslas).

El concepte de permeabilidad sorgix ya que en molts materials (i en el buit), existix una relació simple entre H i B en qualsevol lloc o temps, en el sentit de que els dos camps són precisament proporcionals entre sí:

$𝐁=\mu 𝐇$,

a on el factor de proporcionalitat μ és la permeabilidad, que depén del material. La permeabilidad del buit (també coneguda com permeabilidad de l'espai lliure) és una constant física, denotada μ ₀. Les unitats SI de μ són volt-segon/amperi-metro, equivalentemente henry/metro. Normalment μ seria un escalar, pero per a un material anisótropo, μ podria ser un tensor de segon ranc.

No obstant, en els materials magnètics forts (com el ferro o els imans permanents), no sol haver una relació senzilla entre H i B. El concepte de permeabilidad carix llavors de sentit o, a lo manco, només és aplicable a casos especials com els núcleus magnètics no saturats. Estos materials no només tenen un comportament magnètic no llineal, sino que a sovint existix una histéresis magnètica significativa, per lo que ni tan sols existix una relació funcional d'un sol valor entre B i H. No obstant, considerant que es partix d'un valor donat de B i H i es canvien llaugerament els camps, encara és possible definir una permeabilidad incremental com:

$\Delta 𝐁=\mu \Delta 𝐇$.

suponent que B i H són paraleles.

En les formulació microscòpica de l'electromagnetisme, a on no existix el concepte de camp H, la permeabilidad al buit μ₀ apareix directament (en les equacions de Maxwell de el SI) com un factor que relaciona les corrents elèctriques totals i els camps elèctrics variables en el temps en el camp B que generen. Per a representar la resposta magnètica d'un material llineal en permeabilidad μ, apareix en canvi com una magnetisació M que sorgix en resposta al camp B: $𝐌=({\mu }_0^{-1}-{\mu }^{-1})𝐁$. La magnetisació a la seua volta és una contribució a la corrent elèctrica total, la corrent de magnetisació.

Permeabilidad relativa i susceptibilitat magnètica Plantilla:Anchor

Vore també: Permeabilidad del buit

La permeabilidad relativa, denotada pel símbol ${\mu }_{\mathrm{r}}$, és la relació entre la permeabilidad d'un mig específic i la permeabilidad de l'espai lliure μ₀:

${\mu }_{\mathrm{r}}=\frac{\mu }{{\mu }_0},$

a on ${\mu }_0\approx$ 4π × 10⁻⁷ H/m és la permeabilidad magnètica del buit. En térmens de permeabilidad relativa, la susceptibilitat magnètica és

${\chi }_m={\mu }_r-1.$

El número χ_m és una cantitat adimensional, a voltes cridada susceptibilitat volumètrica o a granel, per a distinguir-la de χ_p (massa magnètica o susceptibilitat específica) i χ_M (susceptibilitat molar o massa molar).