Qu'est-ce que la perméabilité magnétique ?
On pourrait penser que la perméabilité magnétique est une propriété propre aux "matériaux magnétiques", mais en fait, toutes les substances (y compris le vide, l'air, le cuivre, l'eau, etc.) ont une perméabilité magnétique. Il s'agit d'une grandeur physique qui mesure le degré de réponse d'un milieu à un champ magnétique appliqué. Perméabilité magnétique détermine l'intensité du flux magnétique qui peut être maintenu à l'intérieur du matériau sous l'effet d'un champ magnétique externe. En d'autres termes, plus un matériau est facile à magnétiser, plus sa perméabilité magnétique est élevée.
Classification des matériaux à perméabilité magnétique
1. les matériaux diamagnétiques
La perméabilité relative des matériaux diamagnétiques est constante et légèrement inférieure à 1, de sorte que la densité du flux magnétique à l'intérieur de ces matériaux est légèrement inférieure à celle du vide. Les matériaux diamagnétiques subissent une faible force de répulsion dans un champ magnétique externe. Bismuth, cuivre, argentet l'eau sont des matériaux diamagnétiques typiques.
2. les matériaux paramagnétiques
Les matériaux paramagnétiques ont une perméabilité relative constante, légèrement supérieure à 1. Aluminium, platineet oxygène sont tous des matériaux paramagnétiques.
3. matériaux ferromagnétiques
La perméabilité des matériaux ferromagnétiques est dynamique. Le même matériau peut avoir une perméabilité extrêmement élevée, allant de milliers à des centaines de milliers.
Le processus d'aimantation des matériaux ferromagnétiques est le suivant : lorsque le champ magnétique s'intensifie, la perméabilité augmente d'abord rapidement jusqu'à sa valeur maximale, puis diminue lorsque le matériau atteint progressivement la saturation magnétique. Les matériaux ferromagnétiques sont les plus puissants de tous les matériaux magnétiques. Le fer, cobalt, nickelet leurs alliages sont des matériaux ferromagnétiques courants.
4. matériaux ferrimagnétiques
Il s'agit d'une classe très importante de matériaux techniques dont les propriétés magnétiques macroscopiques sont similaires à celles des matériaux ferromagnétiques, mais avec une perméabilité relative beaucoup plus faible, allant typiquement de quelques dizaines à quelques milliers. L'exemple le plus courant est ferritequi est largement utilisé dans les domaines de l'électronique à haute fréquence.
Formule de calcul de la perméabilité magnétique
B représente densité de flux magnétiquequi se réfère à l'intensité totale du champ magnétique effectivement présent à l'intérieur du matériau. Il représente l'effet ultime du champ magnétique, avec des unités de tesla.
H représente l'intensité du champ magnétiqueLa force magnétique est la force d'origine du champ magnétique produit par des courants externes ; elle est indépendante du matériau lui-même. Les unités sont les ampères par mètre.
Perméabilité au vide (μ₀) : Il s'agit d'une constante physique dont la valeur est de 4π×10-⁷ H/m. Il représente les propriétés de base du champ magnétique dans le vide, en l'absence de toute substance.
La formule de la perméabilité absolue est la suivante μ = B / H. L'unité internationale de perméabilité magnétique est le henry par mètre (H/m) ou le newton par ampère au carré (N-A-²), qui décrit la réponse globale du matériau au champ magnétique.
Vous vous posez peut-être une question : lorsque l'on parle de "perméabilité magnétique", s'agit-il de perméabilité absolue ou de perméabilité relative ? La réponse est la suivante perméabilité relativeLa perméabilité relative est un indicateur de l'efficacité des matériaux, car il est plus facile de comparer des matériaux différents. Voici la formule de la perméabilité relative :
Perméabilité relative (μᵣ) : Formule : μᵣ = μ / μ₀. Si la perméabilité relative d'un matériau est de 1000, cela signifie que sa capacité de conduction magnétique est 1000 fois supérieure à celle du vide.
Toutefois, il convient de noter que la perméabilité relative n'est pas une constante fixe ; elle varie. Par exemple, la perméabilité d'un morceau de fer pur se situe approximativement entre 200 et 5000en fonction du champ magnétique externe et du type de matériau.
Facteurs affectant la perméabilité magnétique
1. composition chimique et structure cristalline
Il s'agit du facteur le plus fondamental. Le fer pur, l'acier au silicium et le Permalloy contiennent tous du fer, mais en raison des différences de composition et de structure, leurs perméabilités magnétiques varient considérablement.
2.Température
Pour les matériaux ferromagnétiques, il existe une température critique, à savoir le Température de Curie. Lorsque la température dépasse le point de Curie, le ferromagnétisme disparaît et la perméabilité chute brutalement à près de 1.
3. Fréquence du champ magnétique excitateur
Dans les hautes fréquences, des effets tels que pertes par courants de Foucault et relaxation par retournement du domaine magnétique deviennent significatifs, ce qui entraîne une diminution de la perméabilité. Cet aspect doit être pris en compte lors de la sélection des matériaux des noyaux magnétiques pour les transformateurs à haute fréquence.
4.Champ magnétique appliqué
Le perméabilité des matériaux ferromagnétiques varie considérablement en fonction de l'intensité du champ magnétique, augmentant généralement d'abord, puis diminuant, jusqu'à une valeur maximale.
5.Autres
Contrainte mécanique et techniques de traitement peut également affecter la perméabilité magnétique en modifiant la microstructure du matériau.
Que signifie une perméabilité magnétique élevée ?
Les matériaux à haute perméabilité magnétique peuvent "attirer" et "confiner" les lignes de champ magnétique à l'intérieur d'eux-mêmes, tout comme le fil de cuivre est un bon chemin pour le courant électrique ; il sert d'excellent chemin pour le flux magnétique. Dans les transformateurs, un noyau de fer à haute perméabilité peut produire le champ magnétique le plus puissant avec un minimum d'énergie, réduisant ainsi le gaspillage d'énergie. Matériaux à haute perméabilité magnétique peuvent conduire et concentrer les champs magnétiques avec une efficacité extrêmement élevée, ce qui en fait des supports idéaux pour réaliser une conversion efficace de l'énergie électromagnétique.
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