투과성(전자성)

Permeability (electromagnetism)

전자기학에서 자화의 응용 자기장에 답변을 통해 물질적 획득, 투자율아 있다.투수성 대개(사체의)그리스 문자 μ로 표시됩니다.기간은 9월 1885년 올리버 헤비 사이드에 의해 만들어졌다.투자율의 역수는 자기 항자율

SI단위에서, 투자율계(H/m), 또는 동등하게 당 ampere의 제곱(N/A2)당 뉴톤에서 henries로 측정된다.자장 유도와 자력 사이의 투과 상수 μ0도 자기성이거나 자유 공간의 투과 상수로 알려져 있다 비례 때가 고전 진공 자기장이다.

재료의 밀접하게 관련된 속성은 자기 자화율, 물질의 자화의 응용 자기장에 반응의 정도를 나타내는 무차원 비례 요소이다.

설명.

전자기학의 거시적 공식에서는 두 가지 다른 종류의 자기장이 나타납니다.

투과성의 개념은 많은 물질(및 진공 상태)에서 H와 B 사이에 위치 또는 시간에 대한 단순한 관계가 존재하기 때문에 발생합니다. 즉,[1] 두 필드는 서로 정확하게 비례합니다.

H {\ =\,

여기서 비례 계수 μ는 재료에 따라 달라지는 투과율이다.진공의 투과성(자유 공간의 투과성이라고도 함)은 μ로 표시0 물리적 상수입니다.SI 단위 μ는 전압 초/암페어 미터이며, 동등한 헨리/미터입니다.일반적으로 μ는 스칼라이지만 이방성 물질의 경우 μ는 두 번째 등급 텐서가 될 수 있다.

그러나 강한 자성 물질(철 또는 영구 자석 등) 내부에서는 일반적으로 H와 B 사이에 단순한 관계가 없습니다.투과성의 개념은 무의미하거나 적어도 불포화 자기 코어 같은 특수한 경우에만 적용된다.이러한 재료는 비선형 자기 거동을 가질 뿐만 아니라 종종 유의한 자기 이력이 있기 때문에 B와 H 사이에는 단일 값 함수 관계조차 없습니다.그러나 B와 H주어진 값에서 시작하여 필드를 약간 변경하는 것을 고려할 때, 증분 투과율을 다음과 [1]같이 정의할 수 있다.

= H { \ \{ B } = \ \ \{ H} 。

B와 H가 평행하다고 가정합니다.

H장의 개념이 없는 전자석의 미시적 공식에서 진공 투과성0 μ는 총 전류 및 시변하는 전계를 발생시키는 B장과 관련짓는 인자로 직접(SI 맥스웰 방정식 중) 나타난다.투과성 μ를 가진 선형 물질의 자기 응답을 나타내기 위해, 이것은 대신 M (0 - -μ -) =\ _^{-1 {에 반응하여 발생하는 자화 M으로 나타난다.총 전류: 자화 전류.

상대 투과율 및 자화율

r \_{\ 로 표시되는 상대 투과율은 특정 매체의 투과성과 자유 공간0 μ의 투과율의 비율이다.

0µ { _ × 10−7 H/m은 여유 [2]공간의 자기 투과율입니다.상대 투과성의 관점에서, 자기 감수성은

숫자 θm θp(자기질량 또는 특정 감수성) 및 θM(몰질량 또는 몰질량 감수성)와 구별하기 위해 부피 또는 벌크 감수성이라고도 하는 무차원 양이다.

반자성

반자성은 외부에서 가해지는 자기장과 반대로 자기장을 만들어 반발효과를 일으키는 물체의 특성이다.특히, 외부 자기장은 원자핵 주위의 전자의 궤도 속도를 변화시키고, 따라서 자기 쌍극자 모멘트를 외부장과 반대 방향으로 변화시킨다.반자석은 자기투과율이 μ 미만0(상대투과율 1 미만)인 물질이다.

따라서 반자성은 물질이 외부적으로 인가된 자기장의 존재 하에서만 나타나는 자성의 한 형태이다.초전도체는 강한 효과를 나타내지만, 대부분의 물질에서는 일반적으로 매우 약한 효과입니다.

상사성

상사성은 외부로 인가된 자기장이 존재하는 경우에만 발생하는 자기장의 한 형태이다.상사성 재료는 자기장에 끌리기 때문에 상대적인 투과성이 1보다 크다(또는 동등하게 의 자기 감수성).

인가된 자기장에 의해 유도되는 자기 모멘트는 자기장 강도가 선형이며, 다소 약하다.일반적으로 영향을 감지하려면 민감한 분석 균형이 필요합니다.강자석과 달리, 파라자넷은 외부적으로 적용되는 자기장이 없을 때 어떠한 자화도 유지하지 않습니다. 왜냐하면 열운동이 없으면 스핀이 무작위로 방향을 잡게 되기 때문입니다.따라서 적용된 필드가 제거되면 전체 자화가 0으로 떨어집니다.자기장이 존재하더라도 스핀의 극히 일부만이 자기장에 의해 방향을 잡게 되므로 유도 자화는 거의 없습니다.이 분수는 전계 강도에 비례하며 이는 선형 종속성을 설명합니다.강자석에 의해 경험되는 인력은 비선형적이고 훨씬 강하기 때문에 예를 들어 냉장고 위의 자석에서도 쉽게 관찰할 수 있다.

자이로 자기

자이로자기 매체의 경우(패러데이 회전 참조) 마이크로파 주파수 영역의 교대 전자장에 대한 자기 투과성 응답은 다음과 [3]같이 표현되는 비대각 텐서로 처리된다.

일부 일반적인 재료의 값

다음 표는 강자성 재료의 투과율은 전계 강도에 따라 크게 다르므로 주의하여 사용해야 합니다.예를 들어 4% Si강은 초기 상대 투과율(또는 0T 부근)이 2,000이고 최대 35,000이며[4], 실제로 충분히 높은 전계 강도에서 재료의 상대 투과율이 1(자기 포화 시)로 변화한다.

선택된 재료에 대한 자화율 및 투과율 데이터
중간의 감수성,
체적 측정, SI, δm
상대 투과율,
max., μ/μ0
투과성,
μ(H/m)
마그네틱
들판
빈도,
진공. 0 정확히는[5] 1, 1.25663706212 × 10−6 (μ0)
Metglas 2714A(부속) 1000000[6] 1.26×100 0.5 T로 100 kHz
철(99.95%순수한 철 성분 H에서 열 처리). 20만[7] 2.5×10−1
퍼멀로이 8000 100000명 이상[8] 1.25×10−1 0.002T에서
NANOPERM® 그렇게 8만원짜리[9] 1.0×10−1 0.5 T로 10kHz
Mu-metal 50000[10] 6.3×10−2
Mu-metal 20000[11] 2.5×10−2 0.002 T로
코발트 철
(고투과성 스트립재)
18000[12] 2.3×10−2
철분(순도 99.8%) 5000[7] 6.3×10−3
전기강 4000[11][검증 완료] 5.0×10−3 0.002 T로
페라이트계 스테인리스강(애니메이션) 1000 ~ 1800[13] 1.26×10−32.26×10−3
마텐사이트계 스테인리스강(애니메이트) 750[13] ~ 950 9.42×10−41.19×10−3
페라이트(망간 아연) 350 ~ 20,000[14] 4.4×10−42.51×10−2 0.25 mT로 약 100Hz – 4MHz
페라이트(니켈 아연) 10 ~ 2300[15] 1.26×10−52.89×10−3 0.25mT 이하일 때 약 1kHz – 400MHz[citation needed]
페라이트(망간 아연 마그네슘) 350 ~ 500[16] 4.4×10−46.28×10−4 0.25 mT로
페라이트(코발트니켈아연) 40~125[17] 5.03×10−51.57×10−4 0.001 T로 약 2MHz – 150MHz
Mo-Fe-Ni 분말 화합물
(몰리퍼몰로이 분말, MPP)
14[18] ~ 550 1.76×10−56.91×10−4 약 50Hz – 3MHz
니켈 철분 화합물 14 ~ 160[19] 1.76×10−52.01×10−4 0.001 T로 약 50Hz – 2MHz
Al-Si-Fe 분말 화합물(센더스트) 14 ~ 160[20] 1.76×10−52.01×10−4 약 50Hz – 5MHz[21]
철분 화합물 14 ~ 100[22] 1.76×10−51.26×10−4 0.001 T로 약 50Hz – 220MHz
규소 철분 화합물 19 ~ 90[23][24] 2.39×10−51.13×10−4 약 50Hz~40MHz
카르보닐 철분 화합물 4 ~ 35[25] 5.03×10−64.4×10−5 0.001 T로 약 20kHz – 500MHz
탄소강 [11] 1.26×10−4 0.002 T로
니켈 100[11] ~ 600 1.26×10−47.54×10−4 0.002 T로
마르텐사이트계 스테인리스강(경화) 40 ~ 95[13] 5.0×10−51.2×10−4
오스테나이트계 스테인리스강 1.003 ~ 1.05[13][26][note 1] 1.260×10−68.8×10−6
네오디뮴 자석 1.05[27] 1.32×10−6
플래티넘 1.000265 1.256970×10−6
알루미늄 2.22×10−5[28] 1.000022 1.256665×10−6
나무 1.00000043[28] 1.25663760×10−6
항공사 1.000037[29] 1.2566753×10−6
콘크리트(건조) 1개[30]
수소 - 2.2×10−9[28] 1.0000000 1.2566371×10−6
테프론 1.0000 1.2567×10−6[11]
사파이어 - 2.1×10−7 0.999976 1.256368×10−6
구리 - 6.4×10−6 또는
- 9.2×10−6[28]
0.99994 1.256629×10−6
물. - 8.0×10−6 0.99992 1.256627×10−6
비스무트 - 1.66×10−4 0.999834 1.25643×10−6
열분해 탄소 0.9996 1.256×10−6
초전도체 −1 0 0
강자석(및 페리마그네틱)의 자화 곡선 및 이에 대응하는 투과성

양호한 자기 코어 재료는 높은 [31]투과성을 가져야 한다.

수동 자기 부상에서는 (부적 감수성에 해당하는) 1 미만의 상대 투과성이 필요하다.

투과율은 자기장에 따라 달라집니다.위에 표시된 값은 대략적이며 표시된 자기장에서만 유효합니다.그것들은 제로 주파수에 대해 주어집니다.실제로 투과성은 일반적으로 주파수의 함수입니다.주파수를 고려할 때 투과성은 동상 및 동상 응답에 대응하여 복잡할 수 있다.

복잡한 투과성

고주파 자기효과에 대처하기 위한 유용한 도구는 복잡한 투과성입니다.선형 재료의 저주파에서는 자기장과 보조 자기장이 스칼라 투과성을 통해 서로 단순히 비례하지만, 높은 주파수에서는 이러한 양이 약간의 지연 [32]시간으로 서로 반응합니다.이러한 필드는 단계별로 작성할 수 있습니다.

\({에서 B({ B 위상 지연입니다.

투과율을 자계에 대한 자속 밀도의 비로서 이해하면 페이저의 비는 다음과 같이 쓰여지고 단순화될 수 있다.

투과율이 복소수가 되도록 하는 거죠.

오일러의 공식에 따르면, 복잡한 투과성은 극에서 직사각형 형태로 변환될 수 있다.

복잡한 투과성의 실제 부분에 대한 가상의 비율을 손실 접선이라고 합니다.

재료에서 손실되는 전력과 저장되는 전력의 양을 측정합니다.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

  1. ^ 오스테나이트계 스테인리스강의 투과율은 냉간가공 등에 의해 적용된 기계적 변형력의 이력에 따라 크게 좌우됩니다.

레퍼런스

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외부 링크