Permeabilidade magnética constante e tabela

O permeabilidade magnética É a quantidade física da propriedade da questão de gerar seu próprio campo magnético, quando é permeado por outro campo magnético externo.

Ambos. Para o campo externo, independente do material, é chamado Intensidade do campo magnético H, enquanto a sobreposição do campo externo mais a induzida no material é o indução magnética B.

figura 1. Solenóide com um núcleo de material de permeabilidade magnética μ μ. Fonte: Wikimedia Commons.

Quando se trata de materiais e isotropos homogêneos, os campos H e B Eles são proporcionais. E a constante de proporcionalidade (escalada e positiva) é a permeabilidade magnética, denota pela letra grega μ:

B = μ H

No sistema internacional se o indução magnética B É medido em tesla (t), enquanto o Intensidade do campo magnético H É medido em ampere no metrô (a/m). 

Dado que μ deve garantir a homogeneidade dimensional na equação, a unidade de μ No sistema, se for:

[μ] = (tesla ⋅ metro)/ampere = (t ⋅ m)/a

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Permeabilidade magnética do vácuo

Vamos ver como ocorrem os campos magnéticos, cujos valores absolutos denotizamos você por  B e H, Em uma bobina ou solenóide. A partir daí, o conceito de permeabilidade magnética do vácuo será introduzido.

O solenóide consiste em um motorista rolado em espiral. Cada rodada espiral é chamada vez. Se a corrente for passada Yo Para o solenóide, depois há um eletroímã que produz um campo magnético B. 

Além disso, o valor da indução magnética B é maior, na medida em que a corrente Yo É aumentado. E também quando a densidade das voltas aumenta n (número N de voltas entre o comprimento d do solenóide). 

O outro fator que afeta o valor do campo magnético produzido por um solenóide é a permeabilidade magnética μ do material dentro. Finalmente, a magnitude deste campo é:

Pode atendê -lo: reatância indutiva

B = μ. Yo .n = μ. Yo .(N/d)

Como dito na seção anterior, o Intensidade do campo magnético H é:

H = i.(N/d)

Aquele campo de magnitude H, que depende apenas da corrente circulante e da densidade do solenóide, "Permea" para o material de permeabilidade magnética μ, fazendo com que ele magnetize. 

Depois, há um campo total de magnitude B, Depende do material que está dentro do solenóide.

Solenóide vazio

Da mesma forma, se o material dentro do solenóide for o vácuo, então o campo h "permea" o vácuo produzindo um campo resultante B B. O quociente entre o campo B no vácuo e H Produzido pelo solenóide define a permeabilidade do vácuo, cujo valor é:

 μqualquer = 4π x 10^-7 (T⋅m)/A

Acontece que o valor anterior era uma definição exata até 20 de maio de 2019. A partir dessa data, foi feita uma revisão do sistema internacional, o que leva a isso μqualquer ser medido experimentalmente.

No entanto, as medidas feitas até agora indicam que esse valor é extremamente preciso.

Tabela de permeabilidade magnética

Os materiais têm uma permeabilidade magnética característica. Agora, é possível encontrar permeabilidade magnética com outras unidades. Por exemplo, vamos pegar a unidade de indutância, que é o Henry (H):

1h = 1 (t ⋅ m²)/PARA. 

Comparando esta unidade que ocorreu no início, é visto que há uma semelhança, embora a diferença seja o metro quadrado que o Henry possui. Por esse motivo, a permeabilidade magnética é considerada uma indutância por unidade de comprimento:

[μ] = h/m.

O Permeabilidade magnética μ Está intimamente relacionado a outra propriedade física dos materiais, chamada de Susceptibilidade magnética χ, que é definido como:

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μ = μqualquer (1 + χ)

Na expressão anterior μqualquer, É o Permeabilidade magnética do vácuo.

O Susceptibilidade magnética χ É a proporcionalidade entre o campo externo H e a magnetização do material M.

Permeabilidade relativa

É muito comum expressar permeabilidade magnética em relação à permeabilidade do vácuo. É conhecido como permeabilidade relativa e nada mais é do que o quociente entre a permeabilidade do material em relação à do vácuo.

De acordo com esta definição, a permeabilidade relativa não tem unidades. Mas é um conceito útil classificar os materiais. 

Por exemplo, os materiais são Ferromagnético, enquanto sua permeabilidade relativa for muito maior que a unidade.

Da mesma maneira, substâncias paramagnético Eles têm permeabilidade relativa logo acima de 1.

E finalmente os materiais diamagnéticos têm permeabilidades relativas logo abaixo da unidade. O motivo é que eles são magnetizados de tal maneira que produzem um campo que se opõe ao campo magnético externo.

Vale ressaltar que os materiais ferromagnéticos têm um fenômeno conhecido como "histerese", no qual mantêm a memória dos campos aplicados anteriormente. Em virtude dessa característica, eles podem formar um ímã permanente.

Figura 2. Memórias magnéticas de ferrite. Fonte: Wikimedia Commons

Devido à memória magnética dos materiais ferromagnéticos, as memórias dos computadores digitais originais eram pequenos touros de ferrite cruzados por condutores. Lá eles mantiveram, extraíram ou apagaram o conteúdo (1 ou 0) da memória. 

Os materiais e sua permeabilidade

Aqui estão alguns materiais, com sua permeabilidade magnética em H/M e entre parênteses sua permeabilidade relativa:

Ferro: 6.3 x 10^-3 (5000)

Cobalto-hierro: 2.3 x 10^-2 (18000)

Níquel-hierro: 1.25 x 10^-1 (100000)

Manganês-Zinc: 2.5 x 10^-2 (20000)

Aço carbono: 1.26 x 10^-4 (100)

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Ímã de neodimium: 1.32 x 10^-5 (1.05)

Platina: 1.26 x 10^-6 1.0003

Alumínio: 1.26 x 10^-6 1.00002

Ar 1.256 x 10^-6 (1.0000004)

Teflon 1.256 x 10^-6 (1.00001)

Madeira seca 1.256 x 10^-6 (1.0000003)

Cobre 1.27 x10^-6 (0.999)

Água limpa 1.26 x 10^-6 (0.999992)

Supercondutor: 0 (0)

Análise da tabela

Observando os valores desta tabela, pode -se observar que existe um primeiro grupo com permeabilidade magnética relacionada à do vácuo com altos valores. Estes são materiais ferromagnéticos, muito adequados para a fabricação de eletroímãs para a produção de grandes campos magnéticos.

Figura 3. Curvas B vs. H para materiais ferromagnéticos, paramagnéticos e diamagnéticos. Fonte: Wikimedia Commons.

Depois, temos um segundo grupo de materiais, com permeabilidade magnética relativa logo acima de 1. Estes são materiais paramagnéticos.

Em seguida, os materiais com permeabilidade magnética relativa podem ser vistos logo abaixo da unidade. Estes são materiais diamagnéticos, como água pura e cobre.

Finalmente temos um supercondutor. Os supercondutores têm permeabilidade magnética zero porque o campo magnético dentro exclui completamente. Supercondutores não servem para serem usados ​​no núcleo de um eletroímã. 

No entanto, os eletromagnets supercondutores geralmente são construídos, mas o supercondutor é usado no enrolamento para estabelecer correntes elétricas muito altas que produzem campos magnéticos altos.

Referências

1. Dialnet. Experimentos simples para encontrar permeabilidade magnética. Recuperado de: Dialnet.unido.é
2. Figueroa, d. (2005). Série: Física para Ciência e Engenharia. Volume 6. Eletromagnetismo. Editado por Douglas Figueroa (USB). 215-221.
3. Giancoli, d.  2006. Física: Princípios com aplicações. 6º.Ed Prentice Hall. 560-562.
4. Kirkpatrick, l. 2007. Física: uma olhada no mundo. 6ª edição abreviada. Cengage Learning. 233.
5. YouTube. Magnetismo 5 - Permeabilidade. Recuperado de: youtube.com
6. Wikipedia. Campo magnético. Recuperado de: é.Wikipedia.com
7. Wikipedia. Permeabilidade (eletromagnetismo). Recuperado de: em.Wikipedia.com