Permeabilitat

De Viquipèdia

Per a altres sentits, vegeu Permeabilitat (hidràulica)

En electromagnetisme, la permeabilitat magnètica és el grau de magnetització d'un material en resposta a un 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 $μ 0$ és conegut com a constant magnètica o permeabilitat del buit, i el seu valor és $μ 0$ = 4π×10⁻⁷ N·A⁻².

[edita] Ferromagnetisme

Alguns materials denominats ferromagnètics són força magnètics per la seva natura. Són composats per un gran nombre de petites unitats magnètiques anomenades dominis magnètics. Aquests dominis no sempre estan alineats i sovint interactuen 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

$\mathbf{B}=\mu_0 (\mathbf{H}+\mathbf{M})=\mu_0 (1 + \chi_m)\mathbf{H} = \mu \mathbf{H}$

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:

$\varepsilon_0\mu_0 = \frac{1}{c^2}$

[edita] 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
Mu-metall	20.000 ^[1]	25.000 N/A²	a 0,002 T
Permalloy	8.000 ^[1]	10.000 N/A²	a 0,002 T
Transformador de Ferro amb ρ=0,01 µΩ·m	4.000 ^[1]	5.000 N/A²	a 0,002 T
Acer	700 ^[1]	875 N/A²	a 0,002 T
Níquel	100 ^[1]	125 N/A²	a 0,002 T
Ferrita amb ρ=0,1 Ωm	font, ferroxcube	5.000 N/A²	< 0,1 mT
Ferrita amb ρ=10 Ωm	font, ferroxcube	2.500 N/A²	< 0,1 mT
Platí	2,65 × 10⁻⁴	1,2569701 N/A²
Alumini	2,22 × 10⁻⁵ ^[2]	1,2566650 N/A²
Hidrogen	8 × 10⁻⁹ or 2,2 × 10⁻⁹ ^[2]	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 ^[2]	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 $μ 0$ 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).