Magnete permanente N35
I concetti fondamentali del magnetismo H, B, M e J sono correlati ma facilmente confondibili. H è il campo magnetico eccitato dalla corrente e B è il campo magnetico totale percepito dal materiale. M è l'intensità di magnetizzazione del materiale e J è l'intensità di polarizzazione magnetica. I quattro parametri hanno definizioni e unità di misura diverse, che sono molto importanti per gli operatori del settore dei materiali magnetici.
L'intensità del campo magnetico H, l'intensità dell'induzione magnetica B, l'intensità della magnetizzazione M e l'intensità della polarizzazione magnetica J sono quattro concetti di base molto importanti nel magnetismo. Sono correlati ma a volte facilmente confondibili. È molto importante per gli operatori del settore dei materiali magnetici distinguere questi quattro concetti N35 Magnete Permanente. Oggi spiegheremo in dettaglio i loro concetti e le loro relazioni.
Intensità del campo magnetico H
L'intensità del campo magnetico H è in realtà una grandezza fisica priva di significato pratico. Quando la si definiva prima, si presumeva che esistesse una cosa come la carica magnetica, ma poi si scoprì che questa cosa non esisteva N35 Magnete permanente. Era solo l'altra faccia della corrente elettrica.
Nel lontano 1820, gli scienziati fecero una serie di scoperte rivoluzionarie che aprirono la strada alla moderna teoria magnetica.
Nel luglio del 1820, il fisico danese Hans Oersted scoprì che la corrente in un filo conduttore esercitava una forza su un ago magnetico, facendolo deviare di direzione. (Esperimento di Oersted - effetto magnetico della corrente elettrica)
A settembre, appena una settimana dopo che la notizia era giunta all'Accademia delle Scienze francese, Ampere condusse con successo un esperimento per dimostrare che se le correnti trasportate scorrono nella stessa direzione N35 Magnete permanente, due fili portatori di corrente paralleli si attraggono; altrimenti, se le correnti scorrono in direzioni opposte, si respingono.
Nel 1825 Ampere pubblicò la legge di Ampere, che è una regola sulla relazione tra la direzione della corrente e le linee di flusso magnetico del campo magnetico eccitato dalla corrente.
Attraverso le misurazioni meccaniche, possiamo concludere che l'intensità del "campo magnetico" percepita dall'ago magnetico è la stessa per punti con distanze uguali dal lungo filo rettilineo del magnete permanente N35, mentre l'intensità del "campo magnetico" di punti con distanze diverse è inversamente proporzionale alla distanza. In questo modo, definiamo la grandezza fisica dell'intensità del campo magnetico H attraverso misure meccaniche e intensità di corrente. La sua unità di misura è l'ampere/metro A/m. Nel sistema di unità gaussiane, l'unità di H è Oe Oersted, 1A/m=4π×10-3Oe.
Ci sono molte spiegazioni per l'intensità del campo magnetico H. Possiamo semplicemente intendere H come un campo magnetico esterno (analogo all'intensità del campo elettrico, per esempio, utilizzando la corrente I per applicare un campo magnetico H a un oggetto).
Intensità dell'induzione magnetica B
L'intensità del campo magnetico è solo un campo magnetico dato da una corrente esterna. Per i materiali ferromagnetici in un campo magnetico, oltre a essere influenzati dal campo magnetico esterno H N35 Magnete Permanente, le particelle all'interno del materiale generano anche un campo magnetico indotto sotto l'azione del campo magnetico esterno. L'intensità dell'induzione magnetica B significa che una particella "sente" il campo magnetico totale, che è la somma del campo magnetico esterno H e del campo magnetico indotto M in quel momento.
Nel vuoto, l'intensità dell'induzione magnetica è proporzionale al campo magnetico esterno, cioè B=μ0H, dove μ0 è la permeabilità magnetica del vuoto. L'intensità dell'induzione magnetica all'interno del materiale ferromagnetico è B=μ0(H+M) N35 Magnete Permanente, cioè il campo magnetico totale è uguale a μ0 moltiplicato per la somma del "campo magnetico H generato dalla corrente" più "il campo magnetico M generato dal mezzo dopo essere stato magnetizzato da H". L'unità di misura di B è il Tesla T, mentre l'unità di misura nel sistema di unità Gauss è il Gauss Gs, 1T=10KGs.
In realtà, l'intensità dell'induzione magnetica è la vera "intensità del campo magnetico" del magnete, ma poiché nella storia H è stata chiamata intensità del campo magnetico, a B si può dare solo un altro nome, quello di intensità dell'induzione magnetica N35 Magnete Permanente. B e H si riferiscono entrambi all'"intensità del campo magnetico", ma a causa delle diverse definizioni e dei diversi metodi di derivazione, le loro unità di misura sono diverse (nel sistema gaussiano, l'unità di B è Gauss Gs, l'unità di H è Oersted Oe, 1Oe＝1×10-4Wb-m-2＝1×10-4T＝1Gs).
L'intensità del campo magnetico H è il campo magnetico dello spazio vuoto. Non considera la materia presente nello spazio. Si concentra sulla relazione tra il campo magnetico e la corrente che genera il campo magnetico N35 Magnete permanente. L'intensità dell'induzione magnetica B considera l'intensità del campo magnetico finale dopo l'aggiunta di materia reale al campo magnetico H dello spazio vuoto. Si concentra sull'intensità del campo magnetico effettivo della materia.
Intensità di magnetizzazione M
Abbiamo appena parlato dell'intensità di magnetizzazione M, che è il campo magnetico indotto generato dalle particelle all'interno del materiale sotto l'azione del campo magnetico esterno. La fisica moderna ha dimostrato che ogni elettrone di un atomo orbita e ruota intorno al nucleo, ed entrambi questi movimenti producono effetti magnetici. Se si considera la molecola come un intero magnete permanente N35, la somma degli effetti magnetici generati da ciascun elettrone della molecola può essere rappresentata da una corrente circolare equivalente.
Questa corrente circolare equivalente è chiamata corrente molecolare e il suo momento magnetico corrispondente è chiamato momento magnetico molecolare, rappresentato da pm, che è la somma vettoriale del momento magnetico orbitale e del momento magnetico di spin di ciascun elettrone della molecola.
In assenza di campo magnetico esterno, la somma vettoriale dei momenti magnetici di tutte le molecole in qualsiasi elemento del volume all'interno del mezzo magnetico è pari a zero. Quando il mezzo magnetico si trova in un campo magnetico esterno, ogni molecola è soggetta a una coppia di magneti permanenti N35, che costringe il momento magnetico molecolare a ruotare nella direzione del campo magnetico esterno. Pertanto, sotto l'azione del campo magnetico esterno, la somma vettoriale dei momenti magnetici di tutte le molecole in qualsiasi elemento del volume non è zero.
In questo modo, il mezzo magnetico mostra un certo magnetismo verso l'esterno, o il mezzo magnetico è magnetizzato. Per descrivere lo stato di magnetizzazione (grado di magnetizzazione e direzione di magnetizzazione) del mezzo magnetico, introduciamo il vettore intensità di magnetizzazione M, che rappresenta la somma vettoriale dei momenti magnetici di tutte le molecole in un volume unitario, e l'unità di misura è A/m.
Per studiare la relazione tra questo campo magnetico indotto M e il campo esterno H, definiamo la suscettibilità magnetica χ=M/H. Una grande suscettibilità magnetica significa che lo stesso campo magnetico esterno può generare più campi magnetici interni indotti N35 Magnete Permanente; una piccola suscettibilità magnetica significa che anche se il campo magnetico esterno è grande, il materiale all'interno è "troppo pigro per preoccuparsene" e risponde solo debolmente.
La suscettibilità magnetica può essere positiva o negativa. Una suscettibilità magnetica positiva χ>0 significa che la direzione del campo magnetico interno M generato è la stessa del campo magnetico esterno H N35 Magnete permanente. Una suscettibilità magnetica negativa χ<0 significa che il campo magnetico aggiuntivo M generato da H all'interno del materiale è opposto alla direzione del campo esterno H.
Intensità di polarizzazione magnetica J
Sopra abbiamo introdotto l'intensità di induzione magnetica B=μ0(H+M)=μ0H+μ0M. Chiamiamo μ0M l'intensità di polarizzazione magnetica della sostanza, cioè J=μ0M, e la sua unità è anche T (Tesla). L'intensità di polarizzazione magnetica J è interpretata in senso fisico come il momento di dipolo magnetico di un volume unitario di mezzo magnetico, noto anche come intensità di induzione magnetica intrinseca. Il simbolo è Bi o J. Nel sistema gaussiano μ0=1, quindi J=M N35 Magnete permanente.
Nei materiali magnetici morbidi, il valore dell'intensità del campo magnetico è solitamente non superiore a 1000A/m, μ0 è 4×10-7H/m, e J=B-μ0H, quindi la differenza tra l'intensità di induzione magnetica B e l'intensità di polarizzazione magnetica J è molto piccola; ma nei materiali magnetici duri, questa differenza è molto significativa, quindi vengono solitamente fornite due curve di relazione, B=f(H) e J=f(H).
Nel magnetismo, i termini intensità di campo magnetico (H), intensità di induzione magnetica (B), intensità di magnetizzazione (M) e intensità di polarizzazione magnetica (J) descrivono aspetti diversi del comportamento magnetico dei materiali. Ecco una descrizione dettagliata di ciascun termine:
1. Intensità del campo magnetico (\(H\))
Definizione: L'intensità del campo magnetico \(H\) è una misura dell'intensità del campo magnetico generato da correnti e materiali magnetici. Rappresenta la quantità di forza magnetizzante applicata N35 Magnete permanente.
Unità di misura: L'unità di misura di \(H\) è ampere-giri per metro (A/m) nel Sistema Internazionale di Unità (SI) N35 Magnete permanente.
Formula: Si può ricavare dalla legge di Ampère per un lungo conduttore rettilineo come \( H = \frac{I}{2 \pi r} \), dove \(I\) è la corrente e \(r\) è la distanza dal filo.
2. Intensità dell'induzione magnetica (\(B\))
Definizione: L'intensità di induzione magnetica \(B\), nota anche come densità di flusso magnetico, descrive il campo magnetico totale, compresi gli effetti del campo esterno e della risposta del materiale ad esso.
Unità di misura: L'unità di misura del \(B\) è il tesla (T) nel sistema SI. Un tesla equivale a un newton per ampere-metro N35 Magnete permanente.
Relazione con \(H)**: \(B) e \(H) sono correlate dall'equazione \( B = \mu_0 (H + M) \), dove \( \mu_0 \) è la permeabilità dello spazio libero e \( M \) è la magnetizzazione del materiale.
3. Intensità di magnetizzazione (\(M\))
Definizione: La magnetizzazione \ (M\) si riferisce al momento magnetico per unità di volume all'interno di un materiale. Rappresenta il grado di magnetizzazione di un materiale in risposta a un campo magnetico applicato.
Unità di misura: L'unità di misura di \(M\) è A/m (ampere per metro) nel sistema SI.
Formula: La magnetizzazione può essere espressa come \( M = \frac{{testo{magnetico}}{{testo{volume}} \).
4. Intensità di polarizzazione magnetica (\(J\))
Definizione: L'intensità di polarizzazione magnetica \(J\) è un altro termine talvolta usato in modo intercambiabile con \(M\), in particolare nella letteratura più vecchia. Rappresenta lo stesso concetto di magnetizzazione: il momento magnetico per unità di volume all'interno del materiale.
Unità di misura: Come la \(M\), anche l'unità della \(J\) è A/m nel sistema SI.
Relazioni tra le quantità
1. \(B) e \(H):
\[ B = \mu_0 (H + M) \]
Dove \( \mu_0 \) è la permeabilità dello spazio libero, approssimativamente \(4 \pi \times 10^{-7}\ \text{T-m/A}\).
2. \(M) e \(H):
Per i materiali lineari, la relazione tra \(M\) e \(H\) può essere data da N35 Magnete permanente:
\[ M = \chi_m H \]
Dove \( \chi_m \) è la suscettibilità magnetica del materiale.
In sintesi:
- \( H \) è l'intensità del campo magnetico applicato.
- \( B \) è la risultante dell'induzione magnetica o densità di flusso.
- \( M \) (o \( J \)) è l'intensità di magnetizzazione o polarizzazione all'interno del materiale.
Questi concetti aiutano a capire come i materiali rispondono ai campi magnetici e sono fondamentali nello studio del magnetismo e della teoria elettromagnetica.
