Magnetna permeabilnost

Magnetska permeabilnost je elektromagnetna osobina materijala koja pokazuje intenzitet magnetizacije tijela kada su ona izložena vanjskim magnetnim poljem. Magnetska permeabilnost se označava grčkim slovom mi (μ). Pojam magnetska permeabilnost osmislio je Oliver Heaviside 1885. U jedinicama SI sustava, permeabilnost se izražava u Henrijima po metru (H/m), ili u Njutnovima po Amperu na kvadrat (N/A²) ili Volt · sekunda na Amper · metar {Vs/Am}.

Pojednostavljeni uporedni pregled permeabilnosti: feromagnetika (μ_f), paramagnetika(μ_p), vakuuma (μ₀) i dijamagnetika (μ_d).

Permeabilnost vakuuma ili univerzalna magnetska konstanta (znak ${\displaystyle \mu _{0}}$) je prirodna konstanta magnetske permeabilnosti za vakuum, koja iznosi: ${\displaystyle \mu _{0}}$= 4π · 10⁻⁷ H/m ^[1] ili ${\displaystyle \mu _{0}}$ = 12.566370614 · 10⁻⁷ N/A². Jednaka je recipročnoj vrijednosti umnoška dielektrične permitivnosti vakuuma ε₀ i kvadrata brzine svjetlosti c u vakuumu: μ₀ = 1/(ε₀c²).^[2]

Permitivnost vakuuma ili dielektrična konstanta vakuuma (znak ε₀) je prirodna konstanta koja je jednaka recipročnoj vrijednosti umnoška magnetske permeabilnosti vakuuma μ₀ i kvadrata brzine svjetlosti c u vakuumu: ε₀ = 1/(μ₀c²) = 8.854187817 · 10⁻¹² F/m.^[3]

Relativna magnetna permeabilnost

Relativna magnetska permeabilnost (znak μ_r) je fizikalna veličina koja opisuje magnetsku propusnost tvari u odnosu na magnetsku permeabilnost vakuuma; to je količnik magnetske permeabilnosti μ i magnetske permeabilnosti vakuuma μ₀ (${\displaystyle \mu _{0}=4\pi \times 10^{-7}}$). Mjerna je jedinica relativne magnetske permeabilnosti broj jedan (1):

${\displaystyle \mu _{r}={\frac {\mu }{\mu _{0}}}}$

Magnetna susceptibilnost se može iskazati pomoću relativne magnetne permeabilnosti:

${\displaystyle \chi _{m}=\mu _{r}-1\,}$

Relativna magnetska permeabilnost dijamagnetičnih tvari nešto je manja od 1, na primjer relativana je magnetska permeabilnost vode 0.999991, srebra 0.9999975, bakra 0.999994. Relativna magnetska permeabilnost paramagnetičnih tvari nešto je veća od 1, na primjer platine 1.000265, aluminija 1.0000082, zraka 1.00000037, a relativna magnetska permeabilnost feromagnetičnih tvari značajno je veća od 1, na primjer relativna je magnetska permeabilnost čistog željeza 5 000, a mi-metala (slitina od 77% nikla, 16% željeza, 5% bakra, 2% kroma ili molibdena) 50 000 do 80 000.^[4]

Vrijednosti za neke materijale

Magnetna susceptibilnost i permeabilnost za odabrane materijale

Materijal	Susceptibilnost χm (volumetrijski SI)	Permeabilnost μ [H/m]	Relativna permeabilnost μ/μ0	Magnetsko polje	Frekvencija (max.)
Metglas		1.26 · 100	1 000 000 [5]	kod 0.5 T	100 kHz
Željezo (99.95% čisto Fe normalizirano u H)		2.5 · 10−1	200 000 [6]
Nanoperm		1.0 · 10−1	80 000 [7]	kod 0.5 T	10 kHz
Mu-metal		2.5 · 10−2	20 000 [8]	kod 0.002 T
Mu-metal		6.3 · 10−2	50 000 [9]
Kobalt-željezo (trake visoke permeabilnosti)		2.3 · 10−2	18 000 [10]
Permalloy	8 000	1.0 · 10−2	8 000	kod 0.002 T
Željezo (99.8% čisto)		6.3 · 10−3	5 000
Električarski čelik		5.0 · 10−3	4 000	kod 0.002 T
Feritični nehrđajući čelik (normaliziran)		1.26 · 10−3 - 2.26 · 10−3	1 000 – 1 800[11]
Martenzitni nehrđajući čelik (normaliziran)		9.42 · 10−4 - 1.19 · 10−3	750 – 950
Ferit (manganski cink)		> 8.0 · 10−4	640 (ili više)		100 kHz ~ 1 MHz
Ferit (niklov cink)		2.0 · 10−5 - 8.0 · 10−4	16 – 640		100 kHz ~ 1 MHz
Ugljični čelik		1.26 · 10−4	100	kod 0.002 T
Nikal		1.26 · 10−4 - 7.54 · 10−4	100 – 600	kod 0.002 T
Martenzitni nehrđajući čelik (kaljen)		5.0 · 10−5 - 1.2 · 10−4	40 – 95
Austenitni nehrđajući čelik		1.26 · 10−6 - 8.8 · 10−6	1.003–7 [12]
Neodimijev magnet		1.32 · 10−6	1.05 [13]
Platina		1.25697 · 10−6	1.000265
Aluminij	2.22 · 10−5 [14]	1.256665 · 10−6	1.000022
Drvo		1.25663760 · 10−6	1.00000043
Zrak		1.25663753 · 10−6	1.00000037 [15]
Beton (suhi)			1 [16]
Vakuum	0	4π × 10−7 (μ0)	1 (točno, po definiciji)
Vodik	-2.2 · 10−9 [14]	1.2566371 · 10−6	1.0000000
Teflon		1.2567 · 10−6 [8]	1.0000
Safir	-2.1 · 10−7	1.2566368 · 10−6	0.99999976
Bakar	-6.4 · 10−6 ili -9.2 · 10−6 [14]	1.256629 · 10−6	0.999994
Voda	-8.0 · 10−6	1.256627 · 10−6	0.999992
Bizmut	-1.66 · 10−4	1.25643 · 10−6	0.999834
Supravodič	−1	0	0