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相对磁导率

相对磁导率,是特殊介质的磁导率和真空磁导率μ0的比值。

相对磁导率,有时候被定义为符号μr,是特殊介质的磁导率和真空磁导率μ0的比值:

以相对磁导率的形式,磁化率为:

χm,一个无量纲的量,有时候被称为体积或大小磁化率,为了使其和χp(质量磁化率)和χM(摩尔或摩尔质量磁化率)区分开。 

在电磁学中,磁导率是一种材料对一个外加磁场线性反应的磁化程度。磁导率通常用希腊字母μ来表示。该形式由奥利弗·赫维赛德于1885年9月创造使用。

在国际单位制单位中,磁导率的单位是亨利每米(H/m),或牛顿每安培的平方(N/A)。常数值µ0为磁场常数或真空磁导率,并有明确定义值µ0=4π×10N/A。

电磁学中,辅助磁场(auxiliary magnetic field)H描绘了一个磁感应强度B在一个特定的媒介下,怎样影响磁偶极子团,包括偶极子的迁移和磁偶极子的重新定向。和磁导率的关系为:

磁导率μ在各向同性介质中为一个标量,在各向异性的介质中为张量。

通常,磁导率不是一个常数,它可随在媒质中的位置,施加场的频率,湿度,温度,和其他一些参数而变化。在一个非线性介质中,磁导率取决于磁场的强度。磁导率作为频率的函数可以呈现实值也可以是复值。在铁磁性材料中,BH的关系表现为非线性和迟滞性:B不是一个H的单值函数,但也同时取决于该材料的过去。对于这些材料有时考虑它的增加磁导率:

磁导率是每单位长度上的电感。在国际单位制中,导磁率单位是亨利每米(H/m=J/(A·m)=N/A)。辅助磁场H为每单位长度下的电流并且以安培每米(A/m)的单位被测量。μH的乘积,因此是电感乘电流每单位面积(H·A/m)。但是电感是每单位电流下的磁通量,所以该乘积也是每单位面积的磁通量。只有磁感应强度B,是以韦伯(电压-秒)每平方米(V·s/m)为单位,或特斯拉(T)。

B与一个移动电荷q的洛伦兹力有关:

电荷q单位是库仑(C),速率v是m/s,所以该力F以牛顿计算(N):

H与磁偶极子的密度有关。一个磁偶极子是一个闭合的电流循环。其偶矩是电流乘以面积,单位为安培米平方(A·m),并且其值等于线圈上的电流乘以圈数。H与其相距的偶极子,H大小与偶极矩除以该距离的立方成比例关系,物理意义为每单位长度下的电流。 

真空磁导率µ0),又称磁场常数磁常数自由空间磁导率磁常数是一物理常数,指真空中的磁导率。实验测得这个数值是一个普适的常数,联系着力学和电磁学的测量。真空磁导率是由运动中的带电粒子或电流产生磁场的公式中产生,也出现在其他真空中产生磁场的公式中,在国际单位制中,其数值为

µ0=4π×10V·s/(A·m)≈1.2566370614...×10H/m或N/A或T·m/A或Wb/(A·m)

真空磁导率是一个常数,也可以定义为一个基础的不变量,是真空中麦克斯韦方程组中出现的常数之一。在经典力学中,自由空间是电磁理论中的一个概念,对应理论上完美的真空,有时称为“自由空间真空”或“经典真空”:

在真空中,磁场常数是磁感应强度和磁场强度的比率:

真空磁导率µ0和真空电容率ε0以及光速的关系为:

这种关系可以用导出麦克斯韦方程组经典电磁学中的中经典的真空,但这种关系作为使用通过计量局(权重的国际局和措施)和NIST(美国国家标准技术研究所)定义的ε0中对于C所定义的数值c0和μ0,并且不呈现作为对麦克斯韦方程组的有效性的派生结果队伍。 

反磁性是一种物体的特性,它使得它产生一个与外加磁场相反的磁场,从而产生一种排斥作用。具体而言,外部磁场改变了电子在其核周围的轨道速度,从而改变了与外部场相反方向的磁偶极矩。Diamagnets是具有材料的磁导率小于μ0(相对磁导率小于1)。

因此,反磁性是物质仅在存在外部施加的磁场时才呈现的磁性形式。尽管超导体表现出强大的作用,但在大多数材料中它通常是相当弱的作用。

顺磁性的一种形式的磁性只发生在外部施加的磁场的存在。顺磁性材料被吸引到磁场,因此具有大于1(或等同地,正磁化率)的相对磁导率。施加磁场诱导的磁矩在场强中是线性的,而且相当弱。它通常需要一个敏感的分析天平来检测效果。与铁磁体不同,在没有外加磁场的情况下,顺磁体不保留任何磁化,因为热运动导致自旋变成没有它的随机导向。因此,当施加的场被移除时,总磁化将下降到零。即使在场的存在下,也只有很小的感应磁化,因为只有一小部分自旋将被场定向。这个分数与场强成正比,这就解释了线性相关性。铁磁体所吸引的吸引力是非线性的,而且更强,所以很容易观察到,例如在冰箱里的磁铁上。



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