相對磁導率

相對磁導率，是特殊介質的磁導率和真空磁導率μ₀的比值。

基本介紹

• 中文名：相對磁導率
• 外文名：Relative permeability
• 領域：電力術語

定義

相對磁導率，有時候被定義為符號μ_r，是特殊介質的磁導率和真空磁導率μ₀的比值：

以相對磁導率的形式，磁化率為：

χ_m，一個無量綱的量，有時候被稱為體積或大小磁化率，為了使其和χ_p(質量磁化率）和χ_M（摩爾或摩爾質量磁化率）區分開。

磁導率

在電磁學中，磁導率是一種材料對一個外加磁場線性反應的磁化程度。磁導率通常用希臘字母μ來表示。該形式由奧利弗·赫維賽德於1885年9月創造使用。

在國際單位制單位中，磁導率的單位是亨利每米（H/m），或牛頓每安培的平方（N/A²）。常數值µ₀為磁場常數或真空磁導率，並有明確定義值µ₀=4π×10^-7N/A²。

電磁學中，輔助磁場（auxiliary magnetic field）H描繪了一個磁感應強度B在一個特定的媒介下，怎樣影響磁偶極子團，包括偶極子的遷移和磁偶極子的重新定向。和磁導率的關係為：

磁導率μ在各向同性介質中為一個標量，在各向異性的介質中為張量。

通常，磁導率不是一個常數，它可隨在媒質中的位置，施加場的頻率，濕度，溫度，和其他一些參數而變化。在一個非線性介質中，磁導率取決於磁場的強度。磁導率作為頻率的函式可以呈現實值也可以是復值。在鐵磁性材料中，B和H的關係表現為非線性和遲滯性：B不是一個H的單值函式，但也同時取決於該材料的過去。對於這些材料有時考慮它的增加磁導率：

磁導率是每單位長度上的電感。在國際單位制中，導磁率單位是亨利每米（H/m=J/(A²·m)=N/A²）。輔助磁場H為每單位長度下的電流並且以安培每米（A/m）的單位被測量。μH的乘積，因此是電感乘電流每單位面積（H·A/m²）。但是電感是每單位電流下的磁通量，所以該乘積也是每單位面積的磁通量。只有磁感應強度B，是以韋伯（電壓-秒）每平方米(V·s/m²)為單位，或特斯拉（T）。

B與一個移動電荷q的洛倫茲力有關：

電荷q單位是庫侖（C），速率v是m/s，所以該力F以牛頓計算（N）：

H與磁偶極子的密度有關。一個磁偶極子是一個閉合的電流循環。其偶矩是電流乘以面積，單位為安培米平方（A·m²），並且其值等於線圈上的電流乘以圈數。H與其相距的偶極子，H大小與偶極矩除以該距離的立方成比例關係，物理意義為每單位長度下的電流。

真空磁導率

真空磁導率（µ₀），又稱磁場常數、磁常數、自由空間磁導率或磁常數是一物理常數，指真空中的磁導率。實驗測得這個數值是一個普適的常數，聯繫著力學和電磁學的測量。真空磁導率是由運動中的帶電粒子或電流產生磁場的公式中產生，也出現在其他真空中產生磁場的公式中，在國際單位制中，其數值為

µ₀=4π×10^-7V·s/(A·m)≈1.2566370614...×10^-6H/m或N/A²或T·m/A或Wb/(A·m)

真空磁導率是一個常數，也可以定義為一個基礎的不變數，是真空中麥克斯韋方程組中出現的常數之一。在經典力學中，自由空間是電磁理論中的一個概念，對應理論上完美的真空，有時稱為“自由空間真空”或“經典真空”：

在真空中，磁場常數是磁感應強度和磁場強度的比率：

真空磁導率µ₀和真空電容率ε₀以及光速的關係為：

這種關係可以用導出麥克斯韋方程組經典電磁學中的中經典的真空，但這種關係作為使用通過計量局（權重的國際局和措施）和NIST（美國國家標準技術研究所）定義的ε₀中對於C所定義的數值c₀和μ₀，並且不呈現作為對麥克斯韋方程組的有效性的派生結果隊伍。

反磁性

反磁性是一種物體的特性，它使得它產生一個與外加磁場相反的磁場，從而產生一種排斥作用。具體而言，外部磁場改變了電子在其核周圍的軌道速度，從而改變了與外部場相反方向的磁偶極矩。Diamagnets是具有材料的磁導率小於μ₀（相對磁導率小於1）。

因此，反磁性是物質僅在存在外部施加的磁場時才呈現的磁性形式。儘管超導體表現出強大的作用，但在大多數材料中它通常是相當弱的作用。

順磁性

順磁性的一種形式的磁性只發生在外部施加的磁場的存在。順磁性材料被吸引到磁場，因此具有大於1（或等同地，正磁化率）的相對磁導率。施加磁場誘導的磁矩在場強中是線性的，而且相當弱。它通常需要一個敏感的分析天平來檢測效果。與鐵磁體不同，在沒有外加磁場的情況下，順磁體不保留任何磁化，因為熱運動導致自旋變成沒有它的隨機導向。因此，當施加的場被移除時，總磁化將下降到零。即使在場的存在下，也只有很小的感應磁化，因為只有一小部分自旋將被場定向。這個分數與場強成正比，這就解釋了線性相關性。鐵磁體所吸引的吸引力是非線性的，而且更強，所以很容易觀察到，例如在冰櫃里的磁鐵上。