Qu'est-ce que la perméabilité magnétique (mu)

Nous savons par de nombreuses années de pratique technique que l'inductance de la bobine dépend fortement des caractéristiques de l'environnement dans lequel la bobine se trouve. Si un noyau ferromagnétique est ajouté à une bobine de fil de cuivre avec une inductance connue L0, alors dans d'autres circonstances précédentes, les courants d'auto-induction (courants de fermeture et d'ouverture supplémentaires) dans cette bobine augmenteront plusieurs fois, l'expérience confirmera ce que signifiera plusieurs fois augmenter inductancequi sera maintenant égal à L.

Observation expérimentale

Supposons que le milieu, la substance remplissant l'espace à l'intérieur et autour de la bobine décrite, est homogène et est généré par le courant circulant dans son conducteur, champ magnétique situé uniquement dans cette zone particulière sans dépasser ses frontières.

Si la bobine a une forme toroïdale, la forme d'un anneau fermé, alors ce milieu, ainsi que le champ, ne seront concentrés que dans le volume de la bobine, car il n'y a pratiquement pas de champ magnétique à l'extérieur du tore.Cette position est également valable pour une longue bobine - un solénoïde, dans laquelle toutes les lignes magnétiques sont également concentrées à l'intérieur - le long de l'axe.

Par exemple, disons que l'inductance d'un circuit ou d'une bobine sans noyau dans le vide est égale à L0. Alors pour la même bobine, mais déjà dans une substance homogène qui remplit l'espace où les lignes de champ magnétique d'une bobine donnée sont présentes, soit l'inductance soit L. Dans ce cas, il s'avère que le rapport L / L0 n'est rien d'autre que la perméabilité magnétique relative de la substance spécifiée (parfois simplement appelée "perméabilité magnétique").

Cela devient évident : la perméabilité magnétique est une grandeur qui caractérise les propriétés magnétiques d'une substance donnée. Cela dépend souvent de l'état de la matière (et des conditions environnementales telles que la température et la pression) et de sa nature.

Comprendre le terme

L'introduction du terme «perméabilité magnétique» en relation avec une substance dans un champ magnétique est similaire à l'introduction du terme «constante diélectrique» pour une substance dans un champ électrique.

La valeur de la perméabilité magnétique, déterminée par la formule ci-dessus L / L0, peut également être exprimée comme le rapport des perméabilités magnétiques absolues d'une substance donnée et du vide absolu (vide).

C'est facile à voir : la perméabilité magnétique relative (également appelée perméabilité magnétique) est une quantité sans dimension. Mais la perméabilité magnétique absolue — a pour dimension Hn/m, la même que la perméabilité magnétique (absolue !) du vide (c'est la constante magnétique).

En fait, on voit que l'environnement (magnétique) affecte l'inductance du circuit, et cela montre bien qu'une modification de l'environnement entraîne une modification du flux magnétique Φ pénétrant dans le circuit, et donc une modification de l'induction B , appliqué à chaque point du champ magnétique.

La signification physique de cette observation est que pour le même courant de bobine (à la même intensité magnétique H) l'induction de son champ magnétique sera un certain nombre de fois plus grande (dans certains cas moins) dans une substance de perméabilité magnétique mu que dans vide complet.

C'est ainsi parce que le milieu est magnétisé, et elle-même commence à posséder un champ magnétique. Les substances qui peuvent être magnétisées de cette manière sont appelées aimants.

L'unité de mesure de la perméabilité magnétique absolue est 1 H/m (henry par mètre ou newton par ampère au carré), c'est-à-dire qu'il s'agit de la perméabilité magnétique d'un tel milieu où à une tension de champ magnétique H 1 A/m , a l'induction magnétique de 1 se produit T.

Image physique du phénomène

De ce qui précède, il est clair que différentes substances (aimants) sont magnétisées sous l'action du champ magnétique de la boucle de courant et, par conséquent, un champ magnétique est obtenu, qui est la somme des champs magnétiques - le champ magnétique du milieu magnétisé plus la boucle de courant, c'est pourquoi elle diffère en amplitude des circuits de champ de courant uniquement sans support. La raison de l'aimantation des aimants réside dans l'existence des plus petits courants dans chacun de leurs atomes.

Selon la valeur de la perméabilité magnétique, les substances sont classées en diamagnétiques (moins d'un — magnétisé par rapport au champ appliqué), paramagnétiques (plus d'un — magnétisé dans la direction du champ appliqué) et ferromagnétiques (beaucoup plus d'un — magnétisé et avoir une magnétisation après désactivation du champ magnétique appliqué).

Les ferromagnétiques se caractérisent par hystérèsepar conséquent, le concept de "perméabilité magnétique" dans sa forme pure n'est pas applicable aux ferromagnétiques, mais dans une certaine plage d'aimantation, dans une certaine approximation, une partie linéaire de la courbe d'aimantation peut être distinguée, pour laquelle il sera possible de calculer la perméabilité magnétique.

Dans les supraconducteurs, la perméabilité magnétique est 0 (puisque le champ magnétique est complètement déplacé par leur volume), et la perméabilité magnétique absolue de l'air est presque égale à mu vide (lire la constante magnétique). Pour l'air, mu est légèrement supérieur à 1.