Magnetiline läbitavus (μ): definitsioon, ühikud ja suhteline läbitavus (μr)

Magnetiline läbitavus (μ) – definitsioon, ühikud (H/m), suhteline läbitavus μr ning ferromagnetiliste materjalide (nt raud, nikkel) mõju ja praktilised näited.

Autor: Leandro Alegsa

08-11-2025 19:00

Läbilaskvus (sümbol μ $\mu$ ) on materjali omadus, mis kirjeldab, kui tihe oleks magnetväli, kui seda läbiks sama suur vooluhulk. Lihtsustatult öeldes näitab läbilaskvus, kui hästi materjal juhib magnetfluxi.

Mõõtühik ja põhilised valemid

Läbilaskvuse ühik on henri meetri kohta (H/m). Lineaarse ja isotroopse materjali puhul kehtib lihtne seos:

B = μ H,

kus B on magnetinduktsioon (tesla, T) ja H on magnetvälja tugevus (amprit/m, A/m). Seega on μ ühikutes T·m/A, mis matemaatiliselt võrdub H/m.

Tavaliselt kirjutatakse läbilaskvus kui tooteid vaba ruumi läbilaskvusest ja suhtelisest läbilaskvusest:

Vaba ruumi läbilaskvus ehk konstant on μ 0 {\displaystyle \mu _{0}} $\mu _{0}$ . Selle täpne väärtus on 4π×10⁻⁷ H/m $0.0000004\times \pi$ (umbes 1,256637×10⁻⁶ H/m).

Suhteline läbilaskvus (μr)

Enamiku praktiliste arvutuste puhul on mugavam kasutada suhtelist läbilaskvust, mis on defineeritud kui materjali läbilaskvuse ja vaba ruumi läbilaskvuse jagatis:

μ r {\displaystyle \mu _{r}} $\mu _{r}$ , kus

μ r = μ / μ 0 {\displaystyle \mu _{r}=\mu /\mu _{0}} $\mu _{r}=\mu /\mu _{0}$ .

Suhteline läbilaskvus on dimensioonitu arv, mis näitab, mitu korda suurem või väiksem on materjali läbilaskvus võrreldes tühja ruumiga.

Kuidas erinevad materjalid käituvad

Vacuum ja õhk: vaba ruumi läbilaskvus on defineeritud ühe tehasena ja õhu jaoks on μr ≈ 1 (väga lõplikult pisut suurem kui 1, kuid tavaliselt ignoreeritav).
Diamagnetilised materjalid: μr on veidi väiksem kui 1 (nt üliteraste materjalide väike nihkeefekt), mis tähendab, et nad nõrgestavad välise magnetvälja.
Paramagnetilised materjalid: μr on veidi suurem kui 1; sellised materjalid nõrgalt tugevndavad välist magnetvälja.
Ferromagnetilised materjalid: neil on väga suur μr (sageli sadades või tuhandetes). Näiteks sageli viidatakse raud (ligikaudu 5000, sõltuvalt sulamist ja magnetilise konditsiooni) ja nikkel (umbes 600) kui materjalidele, mille suhteline läbilaskvus võib olla väga kõrge. Sellised materjalid näitavad häireid nagu magnetiline küllastumine ja järelmälusoov (histerees).

Praktilised aspektid ja piirangud

Oluline on meeles pidada, et paljudel ferromagnetilistel materjalidel ei ole läbilaskvus konstantne: see sõltub magnetvälja tugevusest H (mittelineaarsus), sagedusest (vaheldvväli puhul esineb elekromagnetiline nahaefekt ja magnetiline kaotus), temperatuurist (üle Curie temperatuuri kaob ferromagnetism) ning materjali töötlusest ja koostisest. Seetõttu kasutatakse tehnilistes arvutustes sageli magnetilisi kõveraid μ(H) või μr(H) ning materjalispetsiifilisi andmelehti.

Kasutusvaldkonnad

Suur läbilaskvusega materjale kasutatakse muuhulgas trafo- ja induktiivitükkide südamikena, elektromagnetites ja magnetandurites, et juhtida ja tugevdada magnetvälju. Madala läbilaskvusega või diamagnetilisi omadusi omavaid materjale kasutatakse vastupidiselt rakendustes, kus on soov magnetvälju nõrgendada või suunata.

Kokkuvõtteks: läbilaskvus μ kirjeldab, kuidas materjal reageerib magnetväljale, selle ühik on H/m ja tihti kasutatakse suhtelist läbilaskvust μ r $\mu _{r}$ materjalide võrdlemiseks vaba ruumiga. Enamik materjale omab μr ≈ 1, olulised erandid on ferromagnetilised materjalid, mille μr võib olla väga suur.

Küsimused ja vastused

K: Mis on läbitavus?

V: Läbilaskvus on materjali omadus, mis kirjeldab, kui tihe oleks magnetväli, kui seda läbiks sama palju voolu.

K: Kuidas mõõdetakse läbilaskvust?

V: Läbilaskvust mõõdetakse henriides meetri kohta (H/m) ja selle sümbol on μ.

K: Kuidas nimetatakse tühja ruumi konstantset läbilaskvust?

V: Tühja ruumi konstantset läbilaskvust nimetatakse vaba ruumi läbilaskvuseks ehk μ0.

K: Kuidas mõõdetakse suhtelist läbilaskvust?

V: Suhtelise läbilaskvuse saab arvutada, jagades materjali läbilaskvuse vaba ruumi läbilaskvusega (μr = μ/μ0).

K: Kas on olemas materjale, mille suhteline läbilaskvus on tavalisest suurem?

V: Jah, mõned materjalid on ferromagnetilised ja nende suhteline läbilaskvus on palju suurem kui teistel materjalidel, näiteks rauast (5000) ja niklist (600). Lisaks sellele on mõned materjalid spetsiaalselt konstrueeritud nii, et nende suhteline permiabiilsus on miljon korda suurem kui tühja ruumi oma.

Küsimus: Kas magnetväljade arvutamisel on vaja arvestada materjali eripärasust?

V: Ei, enamiku materjalide puhul on nende permiabiilsus piisavalt lähedal 1-le, et seda võib ignoreerida ja selle asemel võib kasutada vaba ruumi permiabiilsust.

Otsige