Магнитная проницаемость
Магни́тная проница́емость, безразмерная физическая величина μ \mu μ , характеризующая магнитные свойства вещества и показывающая (для однородного магнетика ), во сколько раз индуктивность некоторого контура в веществе отличается от индуктивности того же контура в вакууме или же во сколько раз величина магнитной индукции B \textit B в веществе (вызванная одним и тем же током) отличается от магнитной индукции в вакууме. Магнитная проницаемость связывает вектор магнитной индукции B \textit B и вектор напряжённости магнитного поля H \textit H : B = μ 0 μ H , \textit = \mu_0\mu \textit, B = μ 0 μ H , где μ 0 = 4 π ⋅ 1 0 – 7 \mu_0 = 4\pi \cdot 10^ μ 0 = 4 π ⋅ 1 0 –7 Гн/м – магнитная постоянная . Магнитная проницаемость связана с магнитной восприимчивостью χ \chi χ выражением μ = 1 + χ \mu = 1 + \chi μ = 1 + χ (в системе СИ) и μ = 1 + 4 π χ \mu = 1 + 4\pi\chi μ = 1 + 4 π χ (в системе СГС).
Для анизотропных тел магнитная проницаемость и магнитная восприимчивость являются тензорами 2-го ранга, определяемыми в общем случае уже не одной, а тремя скалярными величинами. Для диамагнетиков , парамагнетиков и антиферромагнетиков магнитная проницаемость близка к 1, при этом магнитная проницаемость меньше 1 для диамагнетиков и больше 1 для парамагнетиков и антиферромагнетиков. Для ферромагнетиков магнитная проницаемость значительно превышает 1 и является сложной функцией H H H , зависящей как от предыстории изменения H H H (явление магнитного гистерезиса ), так и от температуры .
В электродинамике магнитная проницаемость μ \mu μ аналогична диэлектрической проницаемости ε \varepsilon ε и симметрично с ней входит в материальные уравнения, дополняющие систему уравнений Максвелла , определяя, в частности, показатель преломления среды: n = μ ε . n = \sqrt<\mu\varepsilon>. n = μ ε
. В 60-х гг. 20 в. В. Г. Веселаго теоретически предсказал возможность существования сред с отрицательными магнитной и диэлектрической проницаемостями. Такие материалы (их называют метаматериалы ) были созданы в 2000 г. американскими учёными С. Шелдоном и Д. Р. Смитом , которые собрали композицию из многочисленных ячеек с медными проводниками и колечками, размещённых на подложке и помещённых в электромагнитный резонатор . Индуцируемые в проводниках электрические токи привели к тому, что данная сборка вела себя в микроволновом диапазоне как среда с отрицательными μ \mu μ и ε \varepsilon ε .
Опубликовано 23 марта 2023 г. в 11:12 (GMT+3). Последнее обновление 23 марта 2023 г. в 11:12 (GMT+3). Связаться с редакцией
У вас большие запросы!
Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.
Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.
Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад
Магнитные свойства веществ. Магнитная проницаемость. Ферромагнетики.
– относительная магнитная проницаемость среды. Она показывает, во сколько раз величина индукции магнитного поля В в данной точке однородной изотропной среды больше (или меньше) величины индукции магнитного поля в вакууме В0.
Вещества, усиливающие внешнее магнитное поле, называются парамагнетиками с μ>1 (μ=1,00026 для платины, μ=1,000024 для алюминия).
Такие вещества как железо, никель, кобальт и др. обладают большой магнитной проницаемостью μ = 10 3 ÷10 5 . Эти вещества называются ферромагнетиками ((μ = 50000 для железа, μ = 300 для никеля).
Ферромагнетики делятся на две группы:
- магнитомягкие материалы (химически чистое железо, электротехническая сталь).
- магнитожесткие материалы (углеродистая сталь, хромистая сталь и специальные сплавы).
Эти вещества почти полностью теряют намагниченность после удаления их из внешнего поля. Используются магнитомягкие материалы в устройствах, где происходит непрерывное перемагничивание сердечников (трансформаторы, генераторы переменного тока, электродвигатели).
Из магнитожестких материалов в основном изготовляются постоянные магниты.
Для каждого ферромагнетика существует определенная температура, называемая точкой Кюри Тк, при нагревании выше которой данные вещества теряют ферромагнитные свойства и превращаются в парамагнетик (Тк = 1043К для Fe и Тк = 631К для Ni).
М агнитный поток. Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. Явление самоиндукции. Индуктивность. Энергия магнитного поля.
Магнитный поток – скалярная физическая величина, характеризующая число линий магнитной индукции через площадь, ограниченную контуром.
Магнитный поток численно равен произведению нормальной состовляющей вектора магнитной индукции ( ) на площадь поверхности, ограниченной контуром: ,
угол α – это угол между внешней нормалью к поверхности ΔS и направлением вектора магнитной индукции .
Единица магнитного потока в SI вебер:
Вебер – магнитный поток, который пронизывает перпендикулярную линиям индукции поверхность в 1м 2 при индукции магнитного поля 1Тл.
Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении ЭДС индукции в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром.
Закон электромагнитной индукции Фарадея: ЭДС электромагнитной индукции в контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, опирающуюся на данный контур: , при Δt→0 .
Если в контуре N витков, то .
Знак минус в законе электромагнитной индукции определяет правило Ленца: индуцированный ток в замкнутом контуре имеет всегда такое направление, что создаваемый им вторичный магнитный поток стремится скомпенсировать изменение первичного магнитного потока, вызвавшего данный ток.
Если (магнитный поток возрастает), то (ЭДС индукции отрицательна), если (поток убывает), то (ЭДС положительна).
Индукционные токи, возникающие в сплошных металлических телах, находящихся в переменном магнитном поле и замыкающиеся внутри этих тел, называются вихревыми токами или токами Фуко.
ЭДС индукции в движущемся проводнике.
П ри движении проводника в магнитном поле со скоростью v на его заряды действует сила Лоренца, под действием которой происходит разделение зарядов в проводнике: положительные и отрицательные заряды накапливаются на противоположных концах проводника. Эти заряды создают внутри проводника кулоновское поле. На концах проводника возникает разность потенциалов (ЭДС):
где α – угол между и , l – длина активной части проводника.
Сила Лоренца здесь сторонняя сила, а электрическое поле, характеристикой которого является ЭДС индукции – стороннее электрическое поле. Если проводник замкнуть другим проводником (образовать электрическую цепь), то по ней пойдет индукционный ток, направление которого можно определить по правилу правой руки: если расположить правую руку так, чтобы линии вектора магнитной индукции входили в ладонь, а отогнутый большой палец совпадал с направлением скорости движения проводника, то остальные четыре пальца укажут направление индукционного тока в движущемся источнике.
Явление самоиндукции. Индуктивность.
Возникновение ЭДС индукции в цепи, вызванное изменением магнитного поля изменяющегося тока, текущего в этой цепи, называют явлением самоиндукции, а появляющуюся электродвижущую силу – ЭДС самоиндукции. Ток, возникающий при этом – ток самоиндукции.
Влияние явления самоиндукции очевидно при замыкании и размыкании цепи с током (экстратоки замыкания и размыкания):
Магнитный поток, изменение которого вызывает ЭДС самоиндукции, пропорционален току: ,
где L – индуктивность проводника.
Индуктивность проводника численно равна ЭДС самоиндукции, возникающей в данном проводнике при изменении в нем тока на единицу тока за единицу времени:
Единица индуктивности в SI генри: .
Индуктивность контура зависит от его формы, размеров, числа витков и магнитной проницаемости среды (сердечника).
Индуктивность длинного соленоида:
где V – объем катушки, N – полное число витков, – число витков на единицу длины, S – площадь сечения катушки.
Энергия магнитного поля.
Для создания в проводнике с индуктивностью L тока нужно совершить работу против ЭДС самоиндукции, т.е. против сил вихревого электрического поля, появляющегося в проводнике с током при изменении его магнитного поля. Эта работа совершается за счет энергии источника тока, создающего ток в данном проводнике. Величина, численно равная этой работе, называется собственной энергией Wm тока: .
В длинном соленоиде энергия магнитного поля сосредоточена главным образом в объеме V соленоида и равна: ,
где п – число витков на единицу длины соленоида l, , N – общее число витков соленоида.
Объемной плотностью энергии магнитного поля называется энергия, заключенная в единице объема поля: .
Тогда для длинного соленоида:
Энергия однородного магнитного поля в объеме V изотропрой неферромагнитной среды:
Объемная плотность энертгии магнитного поля равна:
Если одновременно существуют электрические и магнитные поля, то объемная плотность энергии электромагнитного поля в изотропной среде равна: .
У вас большие запросы!
Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.
Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.
Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад