La perméabilité magnétique est la quantité physique de la propriété de la matière de générer son propre champ magnétique, lorsqu'elle est imprégnée par un autre champ magnétique externe.
Les deux champs: externe et propre, se superposent pour donner un champ résultant. Le champ extérieur, indépendant du matériau, est appelé intensité du champ magnétique H, tandis que la superposition du champ extérieur plus celui induit dans le matériau est le induction magnétique B.
Lorsqu'il s'agit de matériaux homogènes et isotropes, les domaines H Oui B ils sont proportionnels. Et la constante de proportionnalité (scalaire et positive) est la perméabilité magnétique, notée par la lettre grecque μ:
B = μ H
Dans le système international SI, le induction magnétique B est mesurée en Tesla (T), tandis que le intensité du champ magnétique H est mesurée en ampères sur mètre (A / m).
Étant donné que μ doit garantir l'homogénéité dimensionnelle de l'équation, l'unité de μ dans le système SI c'est:
[μ] = (Tesla ⋅ mètre) / Ampère = (T ⋅ m) / A
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Voyons comment sont produits les champs magnétiques, dont nous désignons les valeurs absolues par B Oui H, sur une bobine ou un solénoïde. À partir de là, le concept de perméabilité magnétique du vide sera introduit..
Le solénoïde se compose d'un conducteur enroulé en spirale. Chaque tour de la spirale est appelé tour. Si le courant est passé je par le solénoïde, alors vous avez un électroaimant qui produit un champ magnétique B.
En outre, la valeur de l'induction magnétique B est plus grande, dans la mesure où le courant je est une augmentation. Et aussi quand la densité des virages augmente n (le numéro N de tours entre les longueurs ré solénoïde).
L'autre facteur qui affecte la valeur du champ magnétique produit par un solénoïde est la perméabilité magnétique μ du matériau qui est à l'intérieur. Enfin, la magnitude dudit champ est:
B = μ. i .n = μ. dans un)
Comme indiqué dans la section précédente, le intensité du champ magnétique H c'est:
H = i. (N / d)
Ce champ de grandeur H, qui ne dépend que du courant de circulation et de la densité de spires du solénoïde, "imprègne" le matériau de perméabilité magnétique μ, le faisant devenir magnétisé.
Puis un champ total de grandeur B, cela dépend du matériau qui se trouve à l'intérieur du solénoïde.
De même, si le matériau à l'intérieur du solénoïde est un vide, alors le champ H "imprègne" le vide produisant un champ résultant B. Le quotient entre le champ B dans le vide et le H produit par le solénoïde définit la perméabilité du vide, dont la valeur est:
μou alors = 4π x 10-7 (T⋅m) / A
Il s'avère que la valeur précédente était une définition exacte jusqu'au 20 mai 2019. À partir de cette date, une révision du système international a été effectuée, ce qui conduit à μou alors être mesuré expérimentalement.
Cependant, les mesures effectuées jusqu'à présent indiquent que cette valeur est extrêmement précise..
Les matériaux ont une perméabilité magnétique caractéristique. Maintenant, il est possible de trouver la perméabilité magnétique avec d'autres unités. Par exemple, prenons l'unité d'inductance, qui est Henry (H):
1H = 1 (T ⋅ mdeux)/À.
En comparant cette unité avec celle qui a été donnée au début, on voit qu'il y a une similitude, bien que la différence soit le mètre carré que possède Henry. Pour cette raison, la perméabilité magnétique est considérée comme une inductance par unité de longueur:
[μ] = H / m.
La perméabilité magnétique μ est étroitement liée à une autre propriété physique des matériaux, appelée susceptibilité magnétique χ, qui est défini comme:
μ = μou alors (1 + χ)
Dans l'expression ci-dessus μou alors, est le perméabilité magnétique du vide.
La susceptibilité magnétique χ est la proportionnalité entre le champ externe H et la magnétisation du matériel M.
Il est très courant d'exprimer la perméabilité magnétique en relation avec la perméabilité du vide. On parle de perméabilité relative et ce n'est rien de plus que le quotient entre la perméabilité du matériau et celle du vide.
Selon cette définition, la perméabilité relative est sans unité. Mais c'est un concept utile pour classer les matériaux.
Par exemple, les matériaux sont ferromagnétique, tant que sa perméabilité relative est bien supérieure à l'unité.
De la même manière, les substances paramagnétique ont une perméabilité relative juste au-dessus de 1.
Et enfin, les matériaux diamagnétiques ont des perméabilités relatives juste en dessous de l'unité. La raison en est qu'ils sont magnétisés de telle manière qu'ils produisent un champ qui s'oppose au champ magnétique externe..
Il est à noter que les matériaux ferromagnétiques présentent un phénomène appelé "hystérésis", dans lequel ils gardent la mémoire des champs précédemment appliqués. En vertu de cette caractéristique, ils peuvent former un aimant permanent.
En raison de la mémoire magnétique des matériaux ferromagnétiques, les mémoires des premiers ordinateurs numériques étaient de petits tores de ferrite traversés par des conducteurs. Là, ils ont enregistré, extrait ou effacé le contenu (1 ou 0) de la mémoire.
Voici quelques matériaux, avec leur perméabilité magnétique en H / m et leur perméabilité relative entre parenthèses:
Fer: 6,3 x 10-3 (5000)
Fer au cobalt: 2,3 x 10-deux (18 000)
Nickel-fer: 1,25 x 10-1 (100 000)
Manganèse-zinc: 2,5 x 10-deux (20000)
Acier au carbone: 1,26 x 10-4 (100)
Aimant néodyme: 1,32 x 10-5 (1,05)
Platine: 1,26 x 10-6 1 0003
Aluminium: 1,26 x 10-6 1,00002
Air 1 256 x 10-6 (1.0000004)
Téflon 1 256 x 10-6 (1,00001)
Bois sec 1 256 x 10-6 (1.0000003)
Cuivre 1,27 x 10-6 (0,999)
Eau pure 1,26 x 10-6 (0,999992)
Supraconducteur: 0 (0)
En regardant les valeurs de ce tableau, on peut voir qu'il existe un premier groupe avec une perméabilité magnétique par rapport à celle du vide avec des valeurs élevées. Ce sont les matériaux ferromagnétiques, très adaptés à la fabrication d'électroaimants pour la production de grands champs magnétiques.
Ensuite, nous avons un deuxième groupe de matériaux, avec une perméabilité magnétique relative juste au-dessus de 1. Ce sont les matériaux paramagnétiques..
Ensuite, vous pouvez voir des matériaux avec une perméabilité magnétique relative juste en dessous de l'unité. Ce sont des matériaux diamagnétiques tels que l'eau pure et le cuivre.
Enfin, nous avons un supraconducteur. Les supraconducteurs ont une perméabilité magnétique nulle car ils excluent complètement le champ magnétique à l'intérieur d'eux. Les supraconducteurs sont inutiles pour être utilisés au cœur d'un électroaimant.
Cependant, des électroaimants supraconducteurs sont souvent construits, mais le supraconducteur est utilisé dans l'enroulement pour établir des courants électriques très élevés qui produisent des champs magnétiques élevés..
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