O permeabilidade magnética é a quantidade física da propriedade da matéria em gerar seu próprio campo magnético, quando esta é permeada por outro campo magnético externo.
Ambos os campos: o externo e o próprio, são sobrepostos dando um campo resultante. O campo externo, independente do material, é chamado Força do campo magnético H, enquanto a superposição do campo externo mais aquele induzido no material é o indução magnética B.
Quando se trata de materiais homogêneos e isotrópicos, os campos H Y B eles são proporcionais. E a constante de proporcionalidade (escalar e positiva) é a permeabilidade magnética, denotada pela letra grega μ:
B = µ H
No Sistema Internacional SI, o indução magnética B é medido em Tesla (T), enquanto o Força do campo magnético H é medido em Amperes sobre o metro (A / m).
Dado que µ deve garantir homogeneidade dimensional na equação, a unidade de µ no sistema SI é:
[μ] = (Tesla ⋅ metro) / Ampere = (T ⋅ m) / A
Índice do artigo
Vamos ver como os campos magnéticos são produzidos, cujos valores absolutos denotamos por B Y H, em uma bobina ou solenóide. A partir daí, será apresentado o conceito de permeabilidade magnética do vácuo..
O solenóide consiste em um condutor enrolado em espiral. Cada volta da espiral é chamada vez. Se a corrente for passada eu pelo solenóide, então você tem um eletroímã que produz um campo magnético B.
Além disso, o valor da indução magnética B é maior, na medida em que o atual eu é aumento. E também quando a densidade das voltas aumenta n (número N de voltas entre comprimentos d solenóide).
O outro fator que afeta o valor do campo magnético produzido por um solenóide é a permeabilidade magnética µ do material que está dentro. Finalmente, a magnitude do referido campo é:
B = μ. i .n = μ. em um)
Conforme declarado na seção anterior, o intensidade do campo magnético H isso é:
H = i. (N / d)
Esse campo de magnitude H, que só depende da corrente circulante e da densidade de voltas do solenóide, "permeia" o material de permeabilidade magnética µ, fazendo com que fique magnetizado.
Em seguida, um campo total de magnitude B, depende do material que está dentro do solenóide.
Da mesma forma, se o material dentro do solenóide é um vácuo, então o campo H "permeia" o vácuo produzindo um campo resultante B. O quociente entre o campo B no vazio e o H produzido pelo solenóide define a permeabilidade do vácuo, cujo valor é:
µou = 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 µou ser medido experimentalmente.
No entanto, as medições feitas até agora indicam que este valor é extremamente preciso..
Os materiais têm uma permeabilidade magnética característica. Agora, é possível encontrar a permeabilidade magnética com outras unidades. Por exemplo, vamos pegar a unidade de indutância, que é Henry (H):
1H = 1 (T ⋅ mdois)/PARA.
Comparando esta unidade com a que foi dada no início, percebe-se que há uma semelhança, embora a diferença seja o metro quadrado que Henry possui. Por este 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:
μ = μou (1 + χ)
Na expressão acima µou, é o permeabilidade magnética de vácuo.
O susceptibilidade magnética χ é a proporcionalidade entre o campo externo H e a magnetização do material M.
É muito comum expressar a 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 e a do vácuo..
De acordo com esta definição, a permeabilidade relativa é sem unidade. Mas é um conceito útil para classificar materiais.
Por exemplo, os materiais são ferromagnético, contanto que sua permeabilidade relativa seja muito maior do que a unidade.
Da mesma forma, as substâncias paramagnético tem permeabilidade relativa logo acima de 1.
E, finalmente, os materiais diamagnéticos têm permeabilidades relativas logo abaixo da unidade. A razão é que eles são magnetizados de tal forma que produzem um campo que se opõe ao campo magnético externo..
Vale ressaltar que os materiais ferromagnéticos apresentam um fenômeno conhecido como "histerese", em que guardam a memória dos campos previamente aplicados. Em virtude dessa característica, eles podem formar um ímã permanente.
Devido à memória magnética dos materiais ferromagnéticos, as memórias dos primeiros computadores digitais eram pequenos toróides de ferrite percorridos por condutores. Lá eles salvaram, extraíram ou apagaram o conteúdo (1 ou 0) da memória.
Aqui estão alguns materiais, com sua permeabilidade magnética em H / m e sua permeabilidade relativa entre parênteses:
Ferro: 6,3 x 10-3 (5000)
Ferro-cobalto: 2,3 x 10-dois (18000)
Ferro níquel: 1,25 x 10-1 (100.000)
Manganês-zinco: 2,5 x 10-dois (20000)
Aço carbono: 1,26 x 10-4 (100)
Ímã de neodímio: 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 x 10-6 (0,999)
Água limpa 1,26 x 10-6 (0,9999992)
Supercondutor: 0 (0)
Observando os valores desta tabela, pode-se observar que existe um primeiro grupo com permeabilidade magnética em relação ao vácuo com valores elevados. São os materiais ferromagnéticos, muito adequados para a fabricação de eletroímãs para a produção de grandes campos magnéticos..
Então temos um segundo grupo de materiais, com permeabilidade magnética relativa logo acima de 1. Esses são os materiais paramagnéticos..
Então você pode ver materiais com permeabilidade magnética relativa logo abaixo da unidade. Estes são materiais diamagnéticos, como água pura e cobre.
Finalmente, temos um supercondutor. Supercondutores têm permeabilidade magnética zero porque exclui completamente o campo magnético dentro deles. Supercondutores são inúteis para serem usados no núcleo de um eletroímã.
No entanto, eletroímãs supercondutores são frequentemente construídos, mas o supercondutor é usado no enrolamento para estabelecer correntes elétricas muito altas que produzem campos magnéticos elevados..
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