Permeabilitat

Permeabilitat

Unitats	henry per metre (en) i kilogram metre per square second square ampere (en)
Fórmula	${\boldsymbol {B}}=\mu {\boldsymbol {H}}$

En electromagnetisme, la permeabilitat magnètica és el grau de magnetització d'un material en resposta a un camp magnètic, és a dir, la permeabilitat és la capacitat que té una substància par atreure o deixar passar les línies de força o el camp magnètic. La permeabilitat es representa per mitjà de la lletra grega μ. El terme permeabilitat magnètica fou encunyat per Oliver Heaviside el setembre de 1885.

En el SI d'unitats es mesura en henrys per metre, o en Newtons per Ampere quadrat. El valor de la constant $\mu _{0}$ és conegut com a constant magnètica o permeabilitat del buit, i el seu valor és $\mu _{0}$ = 4π×10⁻⁷ N/A².

Ferromagnetisme

Alguns materials denominats ferromagnètics són força magnètics per la seva natura. Són compostos per un gran nombre de petites unitats magnètiques anomenades dominis magnètics. Aquests dominis no sempre estan alineats i sovint interaccionen entre si per reduir la força del camp magnètic.

Si els materials ferromagnètics es posen dintre del radi d'acció d'un camp magnètic extern, els dominis tendiran a alinear-se, de manera que la suma dels camps del material ferromagnètic i del camp magnètic exterior serà més gran que el camp magnètic extern tot sol.

La permeabilitat en materials lineals deu la seva existència a la següent aproximació:

$\mathbf {M} =\chi _{m}\mathbf {H}$

on $\chi _{m}\,$ és un escalar adimensional anomenat susceptibilitat magnètica.

D'acord amb la definició del camp auxiliar, H

$\mathbf {B} =\mu _{0}(\mathbf {H} +\mathbf {M} )=\mu _{0}(1+\chi _{m})\mathbf {H} =\mu \mathbf {H}$

on

μ és la permeabilitat del material, mesurada en henrys per metre.

B és el camp magnètic (també anomenat densitat de flux magnètic o inducció magnètica) del material, mesurat en tesles

H és el camp magnètic auxiliar, mesurat en amperes per metre

M és la magnetització del material, mesurada en amperes per metre

La permitivitat i la permeabilitat del buit són relacionades amb la velocitat de la llum (c) per mitjà de la següent equació:

$\varepsilon _{0}\mu _{0}={\frac {1}{c^{2}}}$

Permeabilitat relativa

La permeabilitat relativa, per a la qual de vegades s'utilitza la notació μ_r, és la relació entre la permeabilitat d'un medi específic respecte de la permeabilitat del buit μ₀:

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

L'expressió de la susceptibilitat magnètica en funció de la permeabilitat relativa és:

$\chi _{m}=\mu _{r}-1\,$

χ_m, és un valor adimensional, de vegades anomenat susceptibilitat volumètrica per diferenciar-la de χ_p (susceptibilitat específica) i de χ_M (susceptibilitat molar).

Permeabilitat i susceptibilitat magnètica
Medi	Susceptibilitat	Permeabilitat x10-6
Mumetall	20.000	25.000 N/A²	a 0,002 T
Permalloy	8.000	10.000 N/A²	a 0,002 T
Transformador de Ferro amb ρ=0,01 µΩ·m	4.000	5.000 N/A²	a 0,002 T
Acer	700	875 N/A²	a 0,002 T
Níquel	100	125 N/A²	a 0,002 T
Ferrita amb ρ=0,1 Ωm	font Arxivat 2007-12-25 a Wayback Machine., ferroxcube	5.000 N/A²	< 0,1 mT
Ferrita amb ρ=10 Ωm	font Arxivat 2007-12-25 a Wayback Machine., ferroxcube	2.500 N/A²	< 0,1 mT
Platí	2,65 × 10−4	1,2569701 N/A²
Alumini	2,22 × 10−5	1,2566650 N/A²
Hidrogen	8 × 10−9 or 2,2 × 10−9	1,2566371 N/A²
Buit	0	1,2566371 N/A²
Safir	−2,1 × 10−7	1,2566368 N/A²
Coure	−6,4 × 10−6 or −9.2 × 10−6	1,2566290 N/A²
Aigua	−8,0 × 10−6	1,2566270 N/A²

La permeabilitat varia amb el camp magnètic, els valors que s'indiquen a la taula anterior són aproximats i vàlids només per al camp magnètic indicat. A més, a la pràctica, la permeabilitat acostuma a ser funció de la freqüència, els valors anteriors corresponen a una freqüència zero.

Noteu que la permeabilitat magnètica $\mu _{0}$ té un valor exacte al SI d'unitats, això és relacionat amb la següent fórmula:

$\varepsilon _{0}\mu _{0}={\frac {1}{c^{2}}}$

(La velocitat de la llum, c, és exactament 299.792.458 metres/segon)

Les definicions i la determinació del valor de les constants físiques fonamentals al SI són donades pel CODATA (Committee on Data for Science and Technology).

Diamagnetisme

Article principal: Diamagnetisme

El diamagnetisme és la propietat d'un objecte que fa que creï un camp magnètic en oposició a un camp magnètic aplicat externament, provocant així un efecte repulsiu. Concretament, un camp magnètic extern altera la velocitat orbital dels electrons al voltant dels nuclis dels seus àtoms, canviant així el moment dipolar magnètic en la direcció oposada al camp extern. Els diamants són materials amb una permeabilitat magnètica inferior a μ₀ (una permeabilitat relativa inferior a 1).

En conseqüència, el diamagnetisme és una forma de magnetisme que una substància només presenta en presència d'un camp magnètic aplicat externament. En general, és un efecte bastant feble en la majoria de materials, encara que els superconductors presenten un efecte fort.

Paramagnetisme

Article principal: Paramagnetisme

El paramagnetisme és una forma de magnetisme que només es produeix en presència d'un camp magnètic aplicat externament. Els materials paramagnètics són atrets pels camps magnètics, per tant tenen una permeabilitat magnètica relativa superior a un (o, de manera equivalent, una susceptibilitat magnètica positiva).

El moment magnètic induït pel camp aplicat és lineal en la intensitat del camp, i és més aviat feble. Normalment requereix un balanç analític sensible per detectar l'efecte. A diferència del ferroimants, els paraimants no retenen cap magnetització en absència d'un camp magnètic aplicat externament, perquè el moviment tèrmic fa que els girs es tornin orientats aleatòriament sense ell. Així, la magnetització total baixarà a zero quan s'elimini el camp aplicat. Fins i tot en presència del camp, només hi ha una petita magnetització "induïda" perquè només una petita fracció dels girs serà orientada pel camp. Aquesta fracció és proporcional a la intensitat del camp i això explica la dependència lineal. L'atracció que experimenten els ferroimants és no lineal i molt més forta, de manera que s'observa fàcilment, per exemple, als imants de la nevera.

Vegeu també

• Ferromagnetisme
• Antiferromagnetisme
• Diamagnetisme
• Paramagnetisme
• Electroimant
• Permitivitat