Магнитная проницаемость и магнитная восприимчивость вещества

Значение μ = 1 . При наличии ядра

Магнитная проницаемость и магнитная восприимчивость вещества

Проведя эксперимент с соленоидом, подключенным к баллистическому гальванометру, можно при включенном токе в соленоиде определить величину магнитного потока Φ , который будет пропорционален отражению стрелки гальванометра. Если проделать это дважды с тем же током, который я установил в гальванометре, то в первом эксперименте соленоид будет без сердечника, а во втором он будет вставлен до включения тока.

Проведя второй эксперимент, мы видим, что наличие магнитного потока гораздо больше, чем в первом. Если мы повторим этот процесс, но с разной толщиной сердечника, то получим максимальный поток, когда соленоид полностью заполнен железом, то есть когда обмотка плотно намотана на сердечник. У нас есть это:

где Φ – магнитный поток в катушке с сердечником, Φ 0 – магнитный поток без сердечника.

Увеличение магнитного потока при вставке сердечника в соленоид происходит за счет того, что магнитный поток, создаваемый набором ориентированных амперных молекулярных токов, возникает и присоединяется к уже существующему магнитному потоку, исходящему от тока катушки соленоида. Молекулярные токи ориентируются магнитным полем, и их полный угловой момент уже не равен нулю, поскольку создается дополнительное магнитное поле.

Абсолютная магнитная проницаемость среды описывает магнитные свойства среды. Абсолютная магнитная проницаемость среды определяется μa.

Магнитная проницаемость. Абсолютная магнитная проницаемость

Магнитная проницаемость может быть абсолютной или относительной. Что такое абсолютная проницаемость? Что такое относительная проницаемость?

Абсолютная проницаемость

Абсолютная магнитная проницаемость среды описывает магнитные свойства магнитной среды. Абсолютная магнитная проницаемость магнитной среды обозначается μa.

магнитная постоянная

Для описания магнитных свойств вакуума магнитная постоянная. Магнитная постоянная обозначается μ0. Магнитная постоянная равна:

Gn – henri, henri равно om*s.

Формула для абсолютной магнитной проницаемости

Формула для абсолютной магнитной проницаемости:

Относительная магнитная проницаемость среды

Относительная проницаемость среды описывает, во сколько раз индукция данного магнитного поля в данной среде отличается от индукции того же поля в вакууме.

Относительная проницаемость среды определяется символом μr или просто μ.

Относительная проницаемость среды – это безразмерная величина.

Для ферромагнитных материалов относительная проницаемость зависит от магнитного поля. Для других материалов относительная магнитная проницаемость приблизительно равна единице и постоянна.

Система единиц Гаусса), из чего следует, что для парамагнетизм,для диамагнетик и в вакууме (в системе СИ для вакуума X. В анизотропной среде М. п. является анизотропным, m – тензор. В общем случае переменного и неоднородного внешнего поля, перм. магнитная проницаемость имеет сложный характер.

МАГНИТНАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ

Энциклопедический словарь по физике. – М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров . 1983 .

– Величина, характеризующая реакцию среды на действие внешнего магнитного поля напряженности H. М. п. количественно определяется отношением , где В – магнитная индукция. В электродинамическом смысле MP аналогичен диэлектрическая проницаемостьи симметрично входит в так называемые материальные уравнения, которые дополняют Система уравнений Максвелла, который определяет, в частности, показатель преломления среды.

М.П. связан с магнитная восприимчивостьсоотношение

Система единиц Гаусса), из чего следует, что для парамагнетизм,для диамагнетик и в вакууме (в системе СИ для вакуума X. В анизотропной среде М. п. является анизотропным, m – тензор. В общем случае переменного и неоднородного внешнего поля m является комплексным.

i – фракция f частоты w и волновой вектор qЭтот термин называется динамическим MP неоднородным, – статическим MP однородным. Мнимая часть описывает поглощение (т.е. потери) электромагнитной энергии в веществе и связана между собой, как и диэлектрическая и Отношения Крамерса-Кронига взаимосвязаны.

Mg является одной из основных характеристик магнитных веществ и материалов. В магнитоупорядоченных средах МП зависит от поля Н, в качестве намагниченность M в этом случае является нелинейной собственной функцией. Обычно рассматриваются так называемые начальный MP и дифференциальный MP.

и дифференциальный MP.

Диапазон значений для различных типов намагниченности. Магниты очень большие – от единиц до 10 6 в В магнитно-мягких материалах.

При определении фактического магнитного поля реальных образцов необходимо учитывать эффекты размагничивания. Внутреннее поле в образце

где N – коэффициент размагничивания. Затем МП тела с учетом эффектов размагничивания

Отношение m (H) тесно связан с на структуру магнитной области материал и процессы его изменения при намагничивании. Поэтому изучение этой связи дает важную информацию о доменной структуре, подвижности доменных стенок и т.д.

В слабых полях m обычно определяется процессами подвижности доменных стенок и имеет большое значение. Для так называемых вращательных процессов в намагничиваемых магнитотвердые материалы меньше, чем , где М s намагниченность насыщения, и К – константа анизотропии). Функция сначала увеличивается, достигая максимума в поле ( Н с – принудительная сила), а затем уменьшается. Зависимость m (H) может быть обратимым (в слабых полях в магнитно-мягких материалах) или необратимым. Последнее объясняется явлением гистерезиса (ср. Последнее обусловлено явлением гистерезиса (см. Магнитный гистерезис).). Температурная зависимость М.П. определяется различными механизмами при разных самочувствиях. Таким образом, в области, где намагниченность определяется вращательными процессами, (H а – поле анизотропии). Значение константы анизотропии имеет порядок п ) и поэтому сильно возрастает по мере приближения к точке Кюри. TC согласно общей теории критические явления.

Как в исследованиях по магнитной физике, так и в технических приложениях намагниченных материалов, зависимость комплексного МПФ от частоты переменного внешнего поля играет важную роль. Типичная кривая показана на рис. 1.

Рис. 2. Изменение комплексной магнитной проницаемости для механизма релаксации, см. формулу (8).

Рис. 3. Диаграмма зависимости Аржана (или Коля и Коля)

Существует несколько диаграмм, которые можно использовать для иллюстрации изменений комплексной проницаемости. факторов, вызывающих рассеяние. В материалах с высокой проводимостью вихревые токи играют значительную роль и вызывают большие потери энергии (высокая). По этой причине высокоомные магнитные материалы (ферриты) нашли широкое применение в технике. Но даже в феррите высокое значение при низких потерях может быть достигнуто только в определенном диапазоне частот. Это связано с явлением ферромагнитный резонанс с частотой ( – магнитно-механическое отношение). При высоких коэффициентах размагничивания wr может увеличиться до значения, которое, при наличии доменной структуры, приводит к потерям в широкой полосе частот из-за возможности различной ориентации доменов относительно направления переменного поля с соответствующим изменением их коэффициентов размагничивания. Только если потери невелики. Другой причиной дисперсии m(w) являются релаксационные процессы, которые также ответственны за магнитная вязкость дело. Этот эффект вызван замедлением намагничивания по отношению к внешнему полю. Время релаксации , где Е т энергия активации, i – t при Если существует только одно время релаксации, i описывается f

где , i – равновесное значение М на определенном поле H. Функции (- и показаны на рис. 2. Из (8) следует, что конъюнкции и связаны. Можно построить так называемый Диаграммы Аржана (или диаграммы Коля и Коля) (рис. 3), которые выглядят как полукруг, в котором значения i отмечены при различных w i . Если дисперсия в основном определяется механизмом релаксации, то экспериментальные данные очень хорошо вписываются в эту полуокружность. HF-измерения во многих ферритах показывают хорошее согласие со значением энергии активации, полученным из измерений удельного сопротивления. Кроме этих причин, рассеяние может быть вызвано нелинейностью в соотношении B=B(H ) и гистерезис.

Письма: Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Электродинамика сплошных сред, 2-е издание, М., 1982; Смит Дж., Вейн X., Ферриты, перевод с английского, М., 1962. Ю.П. Ирхин.

Энциклопедия физики. В 5 томах. – Москва: Советская энциклопедия . Под редакцией А. М. Прохорова . 1988 .

Абсолютная магнитная проницаемость среды: .
Относительная магнитная проницаемость среды: .

Магнитная проницаемость .

Магнитная проницаемость – это безразмерная физическая величина, которая характеризует изменение магнитной индукции В среды под воздействием магнитного поля напряженностью Н.

Абсолютная магнитная проницаемость среды: .
Относительная магнитная проницаемость среды: .

Магнитная проницаемость связана с магнитной восприимчивостью χ следующим образом: .

Магнитная проницаемость парамагнетиков и диамагнетиков:

Обозначение в формулах:

μ – магнитная проницаемость среды (относительная магнитная проницаемость среды); – магнитная постоянная; μа – абсолютная магнитная проницаемость среды; В – магнитная индукция; H – напряженность магнитного поля; χ – магнитная восприимчивость.

Для различных сред коэффициент В (в зависимости от свойств среды) различна, поэтому мы говорим о магнитной проницаемости данной среды (подразумевая ее состав, состояние, температуру и т.д.). Магнитная проницаемость – это величина, характеризующая реакцию среды на внешнее магнитное поле напряженностью H. Магнитное поле количественно определяется соотношением μ=BМагнитная проницаемость – это величина, характеризующая реакцию среды на внешнее магнитное поле напряженностью H . Магнитное поле количественно определяется соотношением μ=B/H где В

– магнитная индукция. С точки зрения электродинамики, магнитное поле аналогично проницаемости ε и входит симметрично с ним в так называемые материальные уравнения, которые завершают систему уравнений Максвелла, определяя, в частности, показатель преломления среды: Магнитная проницаемость связана с магнитной восприимчивостью χпо соотношению из чего следует, что μ<1 для парамагнетиков, μ>1 для диамагнетиков и μ=1 в вакууме (СИ для вакуума X

) . В анизотропной среде магнитная проницаемость анизотропна, m является тензором.Диаграмма отношений “В “z “Н” для ферромагнитов μfдля ферромагнитов, для парамагнитов μp, диамагнитный – μdи таким же образом для вакуума -.

μ oчто иллюстрирует разницу в магнитной проницаемости.

Кривая намагничивания для ферромагнитов имеет вид μf.

Если проводник с током находится в среде, отличной от вакуума, магнитное поле изменяется. Различные вещества, находящиеся в магнитном поле, могут сами стать источниками этого поля. Общее магнитное поле представляет собой сумму полей, создаваемых проводниками с током и намагниченными средами. Вещества, которые можно намагнитить, называются магнетиками. Намагничивание вызывается молекулярными токами, присутствующими во всех атомах.

Предположим, что вещество однородно, и мы заполняем все пространство, в котором присутствует магнитное поле. Обозначим как $L_0 индуктивность цепи в вакууме, $L$ – индуктивность той же цепи в веществе, где присутствует магнитное поле. Затем соотношение:_0$).

называется относительной магнитной проницаемостью (или просто магнитной проницаемостью) вещества.Магнитная проницаемость – это физическая величина, зависящая от типа вещества и его состояния, которая характеризует магнитные свойства вещества.

Магнитная проницаемость вводится так же, как и диэлектрическая проницаемость ($varepsilon$). В этом случае параметр $mu$, представляет собой отношение абсолютной магнитной проницаемости исследуемой материи к вакууму ($

Параметр $mu$ является безразмерной величиной. Абсолютная магнитная проницаемость ($<гн><м>_a$) равна:<а><м>Единицей измерения абсолютной магнитной проницаемости является:

1 $frac

это магнитная проницаемость материала, в котором, если напряженность магнитного поля равна 1${frac

$ создает магнитную индукцию в 1 Тесла.Материя влияет на индуктивность контура, а это значит, что при изменении среды меняется магнитный поток через контур, а значит, меняется величина индукции магнитного поля. Если магнитная проницаемость среды равна $mu$, то при одинаковой силе тока в цепи индукция в $mu$ раз больше, чем в вакууме:

Магнитные свойства вещества характеризуются его магнитной проницаемостью μ. Если значение μ намного больше единицы, напр. Для железа магнитная проницаемость в принципе может быть измерена с помощью электромагнитной индукции*.

Эмпирически было установлено, что магнитная проницаемость в большинстве случаев $mu$ мало отличается от единицы. Значение может быть больше или меньше единицы. Вещества, которые имеют $1,$, называются парамагнетиками. В $mu$ Пример 1Задание.

При исследовании магнитной жидкости ее наливают в трубку, показанную на рис.1. Один конец трубки помещают между полюсами электромагнита. Когда магнит включен, жидкость может либо подниматься в области А, либо опускаться в области А. От чего это зависит?Решение.

Жидкость в локте А поднимается или опускается в зависимости от того, является ли она парамагнитной или диамагнитной. Так как парамагнитная жидкость будет притягиваться в области максимальной индукции магнитного поля, а диамагнитная жидкость будет выталкиваться в области слабого поля. В парамагнитных веществах ориентация элементарных токов такова, что магнитный поток молекулярных токов увеличивает магнитный поток внешнего ориентирующего поля. Парамагниты притягиваются к магниту (аналогично ферромагнитам). Диамагнитные тела уменьшают магнитный поток, потому что в диамагнитных телах при наложении внешнего поля возникают элементарные токи, магнитное поле которых противоположно внешнему полю. Действие внешнего магнитного поля на диамагниты противоположно действию на парамагнитные тела, диамагниты отталкиваются от магнита.Задание.

Круговая катушка радиусом $R$ в веществе проводит ток силой $I$. Намагниченность в центре петли равна $J$. Какова магнитная восприимчивость этого вещества? Считайте это вещество изотропным магнетитом.

Решение.

Напряженность магнитного поля в центре круговой катушки с током равна:

Для изотропного магнетита мы можем написать, что:
∆J=varkappa H left(2.2 right).∆J].

Подставив правую часть (2.1) вместо $H$ в уравнение (2.2), мы выражаем магнитную восприимчивость вещества:

До сих пор мы имели дело только с магнитными полями в вакууме. Эти поля были созданы электрическими токами в проводниках.

Известно, что магнитные поля создаются не только электрическими токами, но и постоянными магнитами. Постоянные магниты могут быть изготовлены только из нескольких веществ, но все вещества, помещенные в магнитное поле, намагничиваются, т.е. сами создают магнитное поле. Согласно гипотезе Ампера (см. § 4.1), эти поля создаются микроскопическими токами, циркулирующими в атомах и молекулах вещества.

Индуктивная ЭДС равна скорости изменения потока магнитной индукции через катушку. Если в длинную катушку вставить железный сердечник, то магнитная индукция, согласно уравнению (6.1.1), увеличивается в μ раз. Следовательно, поток магнитной индукции увеличится на тот же коэффициент. Когда цепь, питающая намагничивающую катушку постоянным током, разомкнута, вторая, маленькая катушка, намотанная на основную катушку, вызывает индукционный ток, который может быть обнаружен гальванометром (рис. 6.1).

Измерение магнитной проницаемости

</м></а></м></гн>

Читайте далее:
Сохранить статью?