Permeabilidade magnética: constante e tabela

A permeabilidade magnética é a quantidade física da propriedade da matéria para gerar seu próprio campo magnético, quando é permeado por um campo magnético externo.

Ambos os campos: o externo e o próprio, se sobrepõem, dando um campo resultante.Al, independente do material, campo externo é chamado de força do campo magnético H , enquanto que a sobreposição do campo exterior mais o material é induzida na indução magnética B .

Permeabilidade magnética: constante e tabela 1

Figura 1. Solenóide com um núcleo de material de permeabilidade magnética μ. Fonte: Wikimedia Commons.

Quando se trata de materiais homogêneos e isotrópicos, os campos H e B 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, a indução magnética B é medida em Tesla (T), enquanto a força do campo magnético H é medida em Ampere no medidor (A / m).

Como μ deve garantir homogeneidade dimensional na equação, a unidade de μ no sistema SI é:

[μ] = (Tesla) / Ampere = (T ⋅ m) / A

Permeabilidade magnética a vácuo

Vamos ver como os campos magnéticos são produzidos, cujos valores absolutos denotamos por B e H , em uma bobina ou solenóide. A partir daí, o conceito de permeabilidade ao vácuo magnético será introduzido.

O solenóide consiste em um condutor espiralado. Cada volta da espiral é chamada de espiral . Se a corrente é passada i pelo solenóide, em seguida, que tem um electroíman que produz um campo magnético B .

Além disso, o valor da indução magnética B é maior à medida que a corrente i aumenta. E também quando a densidade de voltas n aumenta (número N de voltas entre o comprimento d do solenóide).

O outro fator que afeta o valor do campo magnético produzido por um solenóide é a permeabilidade magnética μ do material interno. Por fim, a magnitude desse campo é:

Relacionado:  Dilatação superficial: fórmula, coeficientes e exemplos

B = μ. i. n = μ. i. (N / A)

Conforme declarado na seção anterior, a força do campo magnético H é:

H = i. (N / A)

Esse campo de magnitude H, que depende apenas da corrente circulante e da densidade de enrolamento do solenóide, “permeia” o material de permeabilidade magnética μ , fazendo com que ele se magnetize.

Em seguida, é produzido um campo total de magnitude B , que depende do material dentro do solenóide .

Solenóide no vácuo

Da mesma forma, se o material no interior do solenóide for vácuo, o campo H “permeia” o vácuo produzindo um campo B. A proporção entre o campo B no vácuo e o H produzido pelo solenóide define a permeabilidade do vácuo. , cujo valor é:

μ o = 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 μ ou pode ser medido experimentalmente.

No entanto, as medidas tomadas até o momento indicam que esse valor é extremamente preciso.

Tabela de permeabilidade magnética

Os materiais têm uma permeabilidade magnética característica. Agora, é possível encontrar permeabilidade magnética com outras unidades. Por exemplo, vamos pegar a unidade de indutância, que é o henry (H):

1H = 1 (t ⋅ m 2 ) / A .

Comparando esta unidade com a que ocorreu no início, percebe-se uma similaridade, embora a diferença seja o metro quadrado que o Henry possui. Por esse motivo, a permeabilidade magnética é considerada uma indutância por unidade de comprimento:

[µ] = H / m .

A permeabilidade magnética μ está intimamente relacionada a outra propriedade física dos materiais, chamada susceptibilidade magnética χ , que é definida como:

μ = μ o (1 + χ)

Na expressão anterior μ o, é a permeabilidade magnética do vácuo .

Relacionado:  Balão de ar quente: história, características, peças, como funciona

A susceptibilidade magnética χ é proporcionalidade entre o campo externo H e a magnetização do material M .

Permeabilidade relativa

É muito comum expressar permeabilidade magnética em relação à permeabilidade ao vácuo. É conhecida como permeabilidade relativa e é apenas a razão entre a permeabilidade do material em relação à do vácuo.

De acordo com esta definição, a permeabilidade relativa não possui unidades. Mas é um conceito útil para classificar materiais.

Por exemplo, os materiais são ferromagnéticos , desde que sua permeabilidade relativa seja muito maior que a unidade.

Da mesma forma, as substâncias paramagnéticas têm permeabilidade relativa logo acima de 1.

E, finalmente, os materiais diamagnéticos têm permeabilidades relativas logo abaixo da unidade. A razão é que eles magnetizam de tal maneira que produzem um campo que se opõe ao campo magnético externo.

Deve-se mencionar que os materiais ferromagnéticos têm um fenômeno conhecido como “histerese”, no qual mantêm a memória dos campos aplicados anteriormente. Sob esse recurso, eles podem formar um ímã permanente.

Permeabilidade magnética: constante e tabela 2

Figura 2. Memórias magnéticas de ferrita. Fonte: Wikimedia Commons

Devido à memória magnética dos materiais ferromagnéticos, as memórias dos computadores digitais originais eram pequenos toróides de ferrite perfurados por condutores. Lá eles armazenaram, extraíram ou excluíram o conteúdo (1 ou 0) da memória.

Os materiais e sua permeabilidade

Aqui estão alguns materiais, com sua permeabilidade magnética em H / me entre parênteses sua permeabilidade relativa:

Ferro: 6,3 x 10 -3 ( 5000)

Ferro de cobalto : 2,3 x 10 -2 ( 18000)

Níquel-ferro: 1,25 x 10 -1 ( 100.000)

Zinco-manganês: 2,5 x 10 -2 ( 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

Relacionado:  Trajetória em física: características, tipos, exemplos e exercícios

Alumínio: 1,26 x 10 -6 1,00002

Ar 1.256 x 10 -6 ( 1.0000004)

Teflon 1.256 x 10 -6 ( 1.001001)

Madeira seca 1.256 x 10 -6 ( 1.0000003)

Cobre 1,27 x10 -6 ( 0,999)

Água pura 1,26 x 10 -6 ( 0,999992)

Supercondutor: 0 ( 0)

Análise de tabela

Observando os valores nesta tabela, pode-se ver que existe um primeiro grupo com permeabilidade magnética em relação ao vácuo com valores altos. São materiais ferromagnéticos, muito adequados para a fabricação de eletroímãs para a produção de grandes campos magnéticos.

Permeabilidade magnética: constante e tabela 3

Figura 3. Curvas B vs. H para materiais ferromagnéticos, paramagnéticos e diamagnéticos. Fonte: Wikimedia Commons.

Então temos um segundo grupo de materiais, com permeabilidade magnética relativa logo acima de 1. Estes são materiais paramagnéticos.

Então, materiais com permeabilidade magnética relativa podem ser vistos logo abaixo da unidade. Estes são materiais diamagnéticos, como água pura e cobre.

Finalmente, temos um supercondutor. Os supercondutores têm permeabilidade magnética zero porque exclui completamente o campo magnético interno. Os supercondutores não servem para serem usados ​​no núcleo de um eletroímã.

No entanto, eletroímãs supercondutores são geralmente construídos, mas o supercondutor é usado no enrolamento para estabelecer correntes elétricas muito altas que produzem campos magnéticos altos.

Referências

  1. Dialnet Experimentos simples para encontrar permeabilidade magnética. Recuperado de: dialnet.unirioja.es
  2. Figueroa, D. (2005). Série: Física para Ciência e Engenharia. Volume 6. Eletromagnetismo. Editado por Douglas Figueroa (USB). 215-221.
  3. Giancoli, D. 2006. Física: Princípios com Aplicações. 6º Ed Prentice Hall. 560-562.
  4. Kirkpatrick, L. 2007. Física: Um olhar sobre o mundo. 6ª Edição Abreviada. Cengage Learning 233
  5. Youtube Magnetismo 5 – Permeabilidade. Recuperado de: youtube.com
  6. Wikipedia Campo magnético. Recuperado de: en.wikipedia.com
  7. Wikipedia Permeabilidade (eletromagnetismo). Recuperado de: en.wikipedia.com

Deixe um comentário

Este site usa cookies para lhe proporcionar a melhor experiência de usuário. política de cookies, clique no link para obter mais informações.

ACEPTAR
Aviso de cookies