Մագնիսական թափանցելիություն

Մագնիսական թափանցելիություն, ֆիզիկական մեծություն, $B$ մագնիսական ինդուկցիայի և $H$ մագնիսական դաշտի լարվածության կապը բնութագրող գործակիցը նյութում։ Մագնիսական թափանցելիությունը տարբեր միջավայրերի համար տարբեր է, այդ պատճառով նշվում է կոնկրետ միջավայրի մագնիսական թափանցելիությունը (հաշվի առնելով միջավայրի բաղադրությունը, վիճակը, ջերմաստիճանև և այլն)։

Առաջին անգամ հանդիպում է 1881 թ., Վերներ Սիմենսի «Beiträge zur Theorie des Elektromagnetismus» («Ներդրում էլեկտրամագնիսականության տեսության մեջ») աշխատությունում^[1]։

Սովորաբար նշանակվում է հունարեն $μ$ տառով։ Կարող է լինել ինչպես սկալյար (իզոտրոպ նյութերի համար), այնպես էլ՝ թենզորական մեծություն ( անիզոտրոպ նյութերի դեպքում)։

Ընդհանուր դեպքում կապը մագնիսական ինդուկցիայի և մագնիսական դաշտի լարվածության միջև մագնիսական թափանցելիությամբ արտահայտվում է հետևյալ կերպ.

\vec{B} = μ \vec{H},

$μ$ -ն պետք է հասկանալ որպես թենզոր, ինչը բաղադրիչներով գրելու դեպքում համապատասխանում է^[2]։

B_{i} = μ_{i j} H_{j}

Իզոտրոպ նյութերի համար

\vec{B} = μ \vec{H}

առնչությունը կարելի է հասկանալ որպես վեկտորի բազմապատկում սկալյարով (մագնիսական թափանցելիությունն այս դեպքում վերածվում է սկալյարի)։

ՍԳՎ համակարգում մագնիսական թափանցելիությունը չափողականություն չունեցող մեծություն է, Միավորների միջազգային համակարգում ներմուծվում են ինչպես չափողականություն ունեցող (բացարձակ), այնպես էլ՝ անչափ (հարաբերական)մագնիսական թափանցելիություններ.

μ_{r} = \frac{μ}{μ_{0}}

,

որտեղ $μ_{r}$ -ն հարաբերական, իսկ $μ$ -ն՝ բացարձակ թափանցելիություններն են, $μ_{0}$ -ն՝ վակուումի մագնիսական թափանցելիությունը։

Երբեմն $μ$ նշանակումն օգտագործվում է հենց հարաբերական մագնիսական թափանցելիության համար (ՍԳՎ համակարգում $μ$ համընկնում է դրա հետ)։

Բացարձակ մագնիսական թափանցելիության չափողականությունը ՍԻ համակարգում նույնն է, ինչ մագնիսական հաստատունի չափողականությունը, այսինքն՝ Հն/մ կամ Ն/Ա²։

Մագնիսական թափանցելիությունը կապված է χ մագնիսական ընկալունակության հետ հետևյալ կերպ։ SI համակարգում՝

μ = 1 + χ,

Գաուսյան համակարգում՝

μ = 1 + 4 π χ :

Ընդհանրապես մագնիսական թափանցելիությունը կախված է ինչպես նյութի հատկություններից, այնպես էլ՝ մագնիսական դաշտի մեծությունից և ուղղությունից (ինչպես նաև ջերմաստիճանից^[3], ճնշումից և այլն)։

Այն կախված է նաև ժամանակի ընթացքում դաշտի փոփոխման բնույթից, մասնավորապես, դաշտի սինուսոիդային տատանումների դեպքում կախված է տատանումների հաճախությունից (այս դեպքում ներմուծվում է կոմպլեքս մագնիական թափանցելիություն՝ նկարագրելու համար միջավայրի ազդեցությունը 'B'-ի փուլային շեղման վրա 'H'-ի նկատմամբ)։ Բավականաչափ փոքր հաճախությունների դեպքում (դաշտի փոփոխության ոչ մեծ արագություն) այն այդ իմաստով կարելի է հաստատուն համարել։

Ոչ գծային միջավայրերի համար մագնիսական թափանցելիությունը ուժգին կախված է դաշտի մեծությունից (տիպիկ օրինակ են ֆեռոմագնիսները, որոնց համար բնորոշ է հիստերեզիս)։ Նման միջավայրերի համար մագնիսական թափանցելիությունը որպես դաշտից անկախ թիվ կարելի է տալ մոտավորապես, գծային մոտարկման շրջանակներում^[4]։
Պարամագնիսների և դիամագնիսների համար գծային մոտարկումը բավականաչափ լավ է դաշտի մեծությունների լայն ընդգրկույթի համար։

Նյութերի դասակարգումն ըստ մագնիսական թափանցելիության արժեքի

Նյութերի ճնշող մեծամասնությունը դասվում է կամ у դիամագնիսների ( $μ ⪅ 1$ ) շարքին, կամ՝ պարամագնիսների ( $μ ⪆ 1$ )։ Սակայն մի շարք նյութեր՝ ֆեռոմագնիսները (օրինակ՝ երկաթը) օժտված են ավելի վառ արտահայտված մագնիսական հատկություններով։ Ֆեռոմագնիսների համար հիստերեզիսի հետևանքով մագնիսական թափանցելիության հասկացությունը, խստորեն ասած, կիրառելի չէ։ Սական մագնիսացնող դաշտի փոփոխության որոշակի ընդգրկույթում (այնպիսին, որ հնարավոր է անտեսել մնացորդային մագնիսականացումը, սակայն մինչև հագեցումը) այնուհանդերձ կարելի է լավ կամ վատ մոտավորությամբ այդ կախվածությունը ներկայացնել որպես գծային (իսկ մագնիսափափուկ նյութերի համար ներքևից սահմանափակումը գործնականում այնքան էլ էական չէ), և այս իմաստով մագնիսական թափանցելիության մեծությունը չափելի է նաև դրանց համար։

Գերհաղորդիչների մագնիսական թափանցելիությունը զրո է։

Օդի բացարձակ մագնիսական թափանցելիությունը մոտավորապես հավասար է վակուումի մագնիսական թափանցելիությանը և տեխնիկական հաշվարկներում համարվում է հավասար^[5] $4 π \times 1 0^{- 7}$ Հն/մ։

Որոշ նյութերի մագնիսական թափանցելիությունը

Հետևյալ աղյուսակի տվյալներն օգտագործելիս անհրաժեշտ է հիշել, որ ֆեռոմագնիսական նյութերի մագնիսական թափանցելիությունը մեծապես կախված է դաշտի լարվածությունից։

Մագնիսական ընկալունակությունը և թափանցելիությունը որոշ նյութերի համար
Միջավայր	Ընկալունակություն, χ_m (ծավալային, ՄՄՀ)	Թափանցելիություն, μ [Հն/մ]	Հարաբերական թափանցելիություն, μ/μ₀	Մագնիսական դաշտ	Առավելագույն հաճախություն
Մետգլաս (մետաղական ապակե համաձուլվածքներ)		Կաղապար:Val	Կաղապար:Val^[6]	at 0.5 Տլ	100 կՀց
Երկաթ (99.95% մաքուր Fe)			Կաղապար:Val^[7]
Մյու-մետաղ (նիկելի (77%), երկաթի (16%), պղնձի (5%) և մոլիբդենի կամ քրոմի (2%) մագնիսափափուկ համաձուլվածք)		Կաղապար:Val	Կաղապար:Val^[8]	0.002 Տլ
Մյու-մետաղ			Կաղապար:Val^[9]
Cobalt-Iron (high permeability strip material)			Կաղապար:Val^[10]
Պերմալոյ	Կաղապար:Val	Կաղապար:Val	Կաղապար:Val^[8]	at 0.002 Տլ
Երկաթ (99.8% մաքուր)			Կաղապար:Val^[7]
Էլեկտրատեխնիկական պողպատ		Կաղապար:Val	Կաղապար:Val^[8]	at 0.002 Տլ
Ֆեռիտ (մանգան-ցինկ)		>Կաղապար:Val	640 (կամ ավելին)		100 կՀց ~ 1 ՄՀց
Ֆեռիտ (նիկել-ցինկ)		Կաղապար:Val – Կաղապար:Val	16–640		100 կՀց ~ 1 ՄՀց
Պողպատ (կարբոնային պողպատ)		Կաղապար:Val	100^[8]	0.002 Տլ
Նիկել		Կաղապար:Val	100^[8] – 600	0.002 Տլ
Մագնիսական չժանգոտվող պողպատ			40 - 95
Նեոդիմային մագնիս			1.05^[11]
Պլատին		Կաղապար:Val	Կաղապար:Val
Այլումին	Կաղապար:Val^[12]	Կաղապար:Val	Կաղապար:Val
Փայտ			Կաղապար:Val^[12]
Օդ		Կաղապար:Val	Կաղապար:Val^[13]
Բետոն (չոր)			1^[14]
Վակուում	0	πԿաղապար:Val (μ₀)	1^[15]
Ջրածին	Կաղապար:Val^[12]	Կաղապար:Val	Կաղապար:Val
Տեֆլոն		Կաղապար:Val^[8]	Կաղապար:Val
Շափյուղա	Կաղապար:Val	Կաղապար:Val	Կաղապար:Val
Պղինձ	Կաղապար:Val or Կաղապար:Val^[12]	Կաղապար:Val	Կաղապար:Val
Ջուր	Կաղապար:Val	Կաղապար:Val	Կաղապար:Val
Բիսմուտ	Կաղապար:Val		Կաղապար:Val
Գերհաղորդիչներ	−1	0	0

Աղյուսակում բերված արժեքները մոտավոր են և ճիշտ են միայն նշված դաշտերի համար։

Ծանոթագրություններ

Կաղապար:Ծանցանկ

↑ Werner von Siemens, Lebenserinnerungen
↑ Այստեղ ենթադրվում է գումար ըստ (j) կրկնվող ինդեքսի, այսինքն գրվածը պետք է հասկանալ որպես $μ_{i j} H_{j} \equiv \sum_{j = 1}^{3} μ_{i j} H_{j}$ : Այս գրությունը, ինչպես հեշտ է տեսնել, նշանակում է վեկտորի բազմապատկում ձախից մատրիցի հետ, ըստ մատրիցային մազմապատկման կանոնների
↑ տարբեր տիպի մագնիսների համար՝ տարբեր կերպ
↑ Տարբեր գծայնացումների համար կարող են տրվել տարբեր արժեքներ
↑ Կաղապար:Cite web
↑ Կաղապար:Cite web
↑ ^7,0 ^7,1 Կաղապար:Cite web
↑ ^8,0 ^8,1 ^8,2 ^8,3 ^8,4 ^8,5 Կաղապար:Cite web
↑ Կաղապար:Cite web
↑ Կաղապար:Cite web
↑ Կաղապար:Cite book
↑ ^12,0 ^12,1 ^12,2 ^12,3 Կաղապար:Cite web
↑ B. D. Cullity and C. D. Graham (2008), Introduction to Magnetic Materials, 2nd edition, 568 pp., p.16
↑ Կաղապար:Cite web
↑ ճշգրիտ, ըստ սահմանման

[1] Werner von Siemens, Lebenserinnerungen

[2] Այստեղ ենթադրվում է գումար ըստ (j) կրկնվող ինդեքսի, այսինքն գրվածը պետք է հասկանալ որպես $μ_{i j} H_{j} \equiv \sum_{j = 1}^{3} μ_{i j} H_{j}$ : Այս գրությունը, ինչպես հեշտ է տեսնել, նշանակում է վեկտորի բազմապատկում ձախից մատրիցի հետ, ըստ մատրիցային մազմապատկման կանոնների

[3] տարբեր տիպի մագնիսների համար՝ տարբեր կերպ

[4] Տարբեր գծայնացումների համար կարող են տրվել տարբեր արժեքներ

[5] Կաղապար:Cite web

[Metglas-6] Կաղապար:Cite web

[Iron-7] 7,0 ^7,1 Կաղապար:Cite web

[hyper-8] 8,0 ^8,1 ^8,2 ^8,3 ^8,4 ^8,5 Կաղապար:Cite web

[nickal-9] Կաղապար:Cite web

[vacuumschmeltze-10] Կաղապար:Cite web

[11] Կաղապար:Cite book

[clarke-12] 12,0 ^12,1 ^12,2 ^12,3 Կաղապար:Cite web

[Cullity2008-13] B. D. Cullity and C. D. Graham (2008), Introduction to Magnetic Materials, 2nd edition, 568 pp., p.16

[14] Կաղապար:Cite web

[15] ճշգրիտ, ըստ սահմանման

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

Մագնիսական թափանցելիություն

Նյութերի դասակարգումն ըստ մագնիսական թափանցելիության արժեքի

Որոշ նյութերի մագնիսական թափանցելիությունը

Ծանոթագրություններ

Նավարկման ցանկ

Որոնում