Permeabilita

Permeabilita je v elektrotechnice fyzikální veličina, která vyjadřuje vliv určitého materiálu nebo prostředí na výsledné účinky působícího magnetického pole. Některá prostředí tyto účinky zesilují, jiná je zeslabují a existují také prostředí bez tohoto vlivu.

Značení a definice

• značka μ (řecké mí)
• jednotky
  • v soustavě SI je henry na metr, značka ${\displaystyle \mathrm {H\cdot m^{-1}} }$nebo také newton na čtvereční ampér, značka ${\displaystyle \mathrm {N\cdot A^{-2}} }$,
  • v základních jednotkách kilogram metr na čtvereční ampérsekundu, ${\displaystyle \mathrm {kg\cdot m\cdot A^{-2}\cdot s^{-2}} }$.
• definiční vztah:

${\displaystyle \mu ={\frac {B}{H}}}$,

kde ${\displaystyle B}$ je magnetická indukce a ${\displaystyle H}$ intenzita magnetického pole.

V látkovém prostředí její hodnota závisí na vlastnostech daného materiálu – lze ji tedy považovat za materiálovou konstantu. Nicméně v obecném případě její hodnota závisí také na dalších parametrech, např. na velikosti působícího magnetického pole – pak je tedy funkcí (má závislost na) materiálu a intenzity pole. Typickým příkladem materiálů, které mají tuto obecnější závislost, jsou feromagnetické látky. Některé z nich navíc vykazují hysterezi, což v tomto případě znamená, že jejich magnetické vlastnosti závisí také ještě na hodnotách magnetického pole, jemuž byly vystaveny v minulosti. Kromě toho je výše uvedená definice pro neměnné pole a v případě že je pole proměnlivé – typicky periodicky – může se objevit rovněž závislost na frekvenci.

Permeabilita vakua

Permeabilita vakua se značí ${\displaystyle \mu _{0}}$ a je to fyzikální konstanta, která je koeficientem úměrnosti mezi veličinami ${\displaystyle B}$ a ${\displaystyle H}$ ve vakuu podle výše uvedeného vztahu. Obě tyto veličiny charakterizují magnetické pole; to může být ve vakuu vytvářeno pohybujícím se elektrickým nábojem, tedy rovněž elektrickým proudem, změnou elektrického pole v čase nebo obojím, tudíž obě tyto veličiny jsou úměrné těmto vytvářejícím vlivům. Jejich rozdíl pak spočívá jednak v tom, že ${\displaystyle B}$ zohledňuje vliv látky v prostředí, jímž se pole šíří, a dále v tom, že magnetická indukce je definována prostřednictvím síly, kterou pole působí na pohybující se náboj, zatímco intenzita magnetického pole nikoliv. Ve vakuu je vliv látky odstraněn a permabilita vakua je tedy koeficient doplňující výrazy s faktory vytvářejícími magnetické pole tak, aby ve vakuu odpovídaly silovému působení pole – buď přímo, ve vztazích pro sílu, nebo nepřímo, prostřednictvím magnetické indukce.

V soustavě SI permeabilita vakua přestala být po redefinici SI od r. 2019 pevnou konstantou s přesnou hodnotou (do té doby přesně ${\displaystyle \mu _{0}=4\mathrm {\pi } \cdot 10^{-7}\,\,\mathrm {H\cdot m^{-1}} }$) a je závislá na experimentálním určení.

Její aktuální doporučovaná hodnota je: ${\displaystyle \mu _{0}=1{,}256\,637\,062\,12(19)\cdot 10^{-6}\,\,\mathrm {N\cdot A^{-2}} }$^[1]

Spolu s permitivitou vakua figuruje ve vzorci pro rychlost světla ve vakuu

${\displaystyle c={\frac {1}{\sqrt {\varepsilon _{0}\mu _{0}}}}\,.}$

Relativní permeabilita

Jako relativní permeabilita se označuje podíl permeability daného materiálu a permeability vakua, tedy:

${\displaystyle \mu _{r}={\frac {\mu }{\mu _{0}}}\,.}$

Je to bezrozměrná veličina. S pojmem relativní permeability úzce souvisí veličina označovaná jako magnetická susceptibilita, která popisuje stejnou vlastnost látky, ale je poněkud odlišně zavedena.

V protikladu k pojmu relativní permeabilita bývá permeabilita ${\displaystyle \mu =\mu _{0}\mu _{r}}$ také označována jako absolutní permeabilita daného materiálu.^[2]

Relativní permeabilita většiny látek je (velmi) blízko hodnoty 1, což odpovídá slabé reakci na magnetické pole. Tato reakce vzniká na základě toho, že jednou ze základních složek hmoty jsou elektrony a ty vykazují magnetické vlastnosti. Přímo ${\displaystyle \mu _{r}=1}$, tedy že ${\displaystyle \mu =\mu _{0}}$, se vyskytuje pouze výjimečně, v případech kdy se vzájemně vyruší vliv protichůdných reakcí látky na magnetické pole.

Na základě velikosti hodnoty relativní permeability rozdělujeme materiály do tří základních skupin:^[2]

• diamagnetické (${\displaystyle \mu _{r}<1}$, konstantní)
  • magnetické pole mírně zeslabují, jsou z něj vytlačovány
  • např. kovy 11. a 12. skupiny (Cu, Ag, Au, Hg), dále inertní plyny, většina organických látek
  • supravodiče mohou do určité intenzity magnetického pole zcela zamezit jeho vnikání do svého objemu a tedy v určité oblasti je ${\displaystyle \mu _{r}=0}$
• paramagnetické (${\displaystyle \mu _{r}>1}$, konstantní)
  • magnetické pole mírně zesilují, jsou do něj vtahovány
  • např. z kovů Al, Mn, Cr, Pt, z nekovů např. O
• feromagnetické (${\displaystyle \mu _{r}\gg 1}$, závisí na intenzitě magnetického pole)
  • magnetické pole výrazně zesilují, jsou silně přitahovány
  • např. Fe, Co, Ni, Gd, Ru a jejich slitiny

Odkazy

Reference

Související články

• Magnetická susceptibilita
• Magnetizace (veličina)
• Diamagnetismus
• Paramagnetismus
• Ferimagnetismus
• Feromagnetismus
• Indukčnost
• Permitivita

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu Permeabilita na Wikimedia Commons