Магнітная пранікальнасць

Магнітная пранікальнасць - фізічная велічыня, каэфіцыент (які залежыць ад уласцівасцяў асяроддзя), які характарызуе сувязь паміж магнітнай індукцыяй ${\displaystyle {B}}$ і напружанасцю магнітнага поля ${\displaystyle {H}}$ ў рэчыве. Для розных асяроддзяў гэты каэфіцыент розны, таму кажуць пра магнітныя пранікальнасці канкрэтнага асяроддзя (маючы на ўвазе яе склад, стан, тэмпературу і г. д.).

Упершыню сустракаецца ў працы Вернера Сіменса «Beiträge zur Theorie des Elektromagnetismus» («Уклад у тэорыю электрамагнетызму») ў 1881 годзе ^[1]. Звычайна абазначаецца грэцкай літарай ${\displaystyle \mu }$. Можа быць як скаляраў (у ізатропных рэчываў), так і тэнзар (у анізатропных).

Увогуле сувязь суадносіны паміж магнітнай індукцыяй і напружанасцю магнітнага поля праз магнітную пранікальнасць уводзіцца як

${\displaystyle {\vec {B}}=\mu {\vec {H}},}$

і ${\displaystyle \mu }$ у агульным выпадку тут варта разумець як тэнзар, што ў кампанентнай запісу адпавядае ^[2]:

${\displaystyle \ B_{i}=\mu _{ij}H_{j}}$

Для ізатропных рэчываў суадносіны:

${\displaystyle {\vec {B}}=\mu {\vec {H}}}$

можна разумець у сэнсе множанне вектара на скаляр (магнітная пранікальнасць зводзіцца ў гэтым выпадку да скаляраў).

У сістэме СГС магнітная пранікальнасць - безразмерная велічыня, у Міжнароднай сістэме адзінак (СІ) ўводзяць як размерную (абсалютную), так і безпазмерных (адносную) магнітныя пранікальнасці:

${\displaystyle \mu _{r}={\frac {\mu }{\mu _{0}}}}$,

дзе ${\displaystyle \mu _{r}}$ — адносная, а ${\displaystyle \mu }$ — абсалютная пранікальнасць, ${\displaystyle \mu _{0}}$ — магнітная пастаянная (магнітная пранікальнасць вакуума)

• Нярэдка абазначэнне ${\displaystyle \mu }$ выкарыстоўваецца не так, як тут, а менавіта для адноснай магнітнай пранікальнасці (пры гэтым ${\displaystyle \mu }$ супадае з такім у СГС).

Размернасць абсалютнай магнітнай пранікальнасці ў СІ такая ж, як размернасць магнітнай пастаяннай, то ёсць Гн/м ці Н/А².

Магнітная пранікальнасць звязана з магнітнай успрымальнасцю χ наступным чынам: у СІ:

${\displaystyle \mu =1+\chi ,}$

у СГС:

${\displaystyle \mu =1+4\pi \chi .}$

Наогул кажучы, магнітная пранікальнасць залежыць як ад уласцівасцяў рэчывы, так і ад велічыні і напрамку магнітнага поля (а акрамя таго ад тэмпературы ^[3], ціску і т. д.).

Таксама залежыць ад характару змены поля з часам, у прыватнасці, для сінусоідных ваганняў поля - залежыць ад частаты гэтых ваганняў (у гэтым выпадку ўводзяць комплексную магнітную пранікальнасць, каб апісаць ўплыў асяроддзя на зрух фазы 'B' па адносінах да 'H'). Пры досыць нізкіх частотах (невялікіх шпаркасцях змены поля) яе можна звычайна лічыць у гэтым сэнсе канстантай.

Схематычны графік залежнасці 'B' ад 'H' (крывая намагнічвання) для ферамагнетыкаў, парамагнетыкаў і діамагнетыкаў, а таксама для вакууму, які ілюструе адрозненне магнітнай пранікальнасці (якая прадстаўляе сабою нахіл графіка) для: ферамагнетыкаў (μ_f), парамагнетыкаў (μ_p), вакууму (μ₀) і діамагнетыкаў (μ_d)

Крывая намагнічвання для ферамагнетыкаў (і ферымагнетыкаў) і адпаведны ёй графік магнітнай пранікальнасці

• Магнітная пранікальнасць моцна залежыць ад велічыні поля для нелінейных асяроддзяў (тыповы прыклад - ферамагнетыкі, для якіх характэрны гістэрэзіс). Для такіх асяроддзяў магнітная пранікальнасць як незалежных ад поля лік можа паказвацца набліжана, у рамках лінеарызацыі ^[4].
• Для парамагнетыкаў і діамагнетыкаў лінейнае набліжэнне дастаткова добрае для шырокага дыяпазону велічынь поля.

Класіфікацыя рэчываў па значэнні магнітнай пранікальнасці

Пераважная большасць рэчываў ставяцца альбо да класа дыямагнетыкаў (${\displaystyle \mu \lessapprox 1}$), альбо да класа парамагнетыкаў (${\displaystyle \mu \gtrapprox 1}$). Але шэраг рэчываў - (ферамагнетыкі), напрыклад жалеза, валодаюць больш выяўленымі магнітнымі ўласцівасцямі.

У феромагнетыкаў з прычыны гістэрэзісу, паняцце магнітнай пранікальнасці, строга кажучы, непрыстасавальна. Аднак у пэўным дыяпазоне змены поля, якое намагнічвае, (каб можна было занядбаць рэшткавай намагнічанасцю, але да насычэння) можна ў лепшым ці горшым набліжэнні ўсё ж прадставіць гэтую залежнасць як лінейную (а для магнітамяккіх матэрыялаў абмежаванне знізу можа быць і не занадта практычна істотна), і ў гэтым сэнсе велічыня магнітнай пранікальнасці бывае вымераная і для іх.

Магнітная пранікальнасць звышправаднікоў роўная нулю.

Абсалютная магнітная пранікальнасць паветра прыблізна роўная магнітнай пранікальнасці вакууму і ў тэхнічных разліках прымаецца роўнай ^[5] ${\displaystyle 4\pi \ \times \ 10^{-7}}$ Гн/м

Магнітныя пранікальнасці некаторых рэчываў і матэрыялаў

Магнітная пранікальнасць некаторых ^[6] рэчываў

Парамагнетыкі	(μ-1), 10−6	Діамагнетыкі	(1-μ), 10−6
Азот	0,013	Вадарод	0,063
Паветра	0,38	Бензол	7,5
Кісларод	1,9	Вада	9
Эбаніт	14	Медзь	10,3
Алюміній	23	Шкло	12,6
Вальфрам	176	Каменная соль	12,6
Плаціна	360	Кварц	15,1
Вадкі кісларод	3400	Вісмут	176

Гл. таксама

• Магнітная ўспрымальнасць

Зноскі

1. Werner von Siemens, Lebenserinnerungen
2. Маецца на ўвазе сумаванне па паўтаральнаму індэксе (j), г.зн. запіс варта разумець так: ${\displaystyle \mu _{ij}H_{j}\equiv \sum \limits _{j=1}^{3}\mu _{ij}H_{j}.}$ Гэты запіс, як лёгка бачыць, азначае множанне вектара злева на матрыцу па правілах матрычнага множання.
3. па-рознаму для розных тыпаў магнетыкаў.
4. Для той ці іншай лінеарызацыі могуць уводзіцца розныя велічыні магнітнай пранікальнасці.
5. Намагничивание стали. Магнитная проницаемость. Архівавана 19 сакавіка 2011.
6. Магнитная проницаемость. Магнитная проницаемость среды. Относительная магнитная проницаемость. Магнитная проницаемость вещества Архівавана 12 лютага 2012.