Was ist magnetische permeabilität?

Magnetische Permeabilität

Die magnetische Permeabilität (Formelzeichen: μ) ist eine physikalische Größe, die angibt, wie leicht ein Material von einem Magnetfeld durchdrungen werden kann. Sie beschreibt also das Verhältnis zwischen der magnetischen Flussdichte (B) und der magnetischen Feldstärke (H) in einem Material. Einfach ausgedrückt: Je höher die Permeabilität, desto leichter kann sich ein Magnetfeld in diesem Material ausbilden.

Die Permeabilität ist keine Konstante, sondern eine Materialeigenschaft, die von verschiedenen Faktoren abhängen kann, wie z.B. der Temperatur, der Frequenz des Magnetfelds und der Stärke des Magnetfelds selbst.

Arten der Permeabilität

Es gibt verschiedene Arten der Permeabilität, die je nach Kontext verwendet werden:

• Absolute Permeabilität (μ): Die Permeabilität eines bestimmten Materials. Sie ist definiert als das Produkt der relativen Permeabilität und der magnetischen Feldkonstante (μ₀).
• Relative Permeabilität (μᵣ): Das Verhältnis der Permeabilität eines Materials zur Permeabilität des Vakuums (μ₀). Sie ist eine dimensionslose Größe und gibt an, um wie viel besser ein Material Magnetfelder leiten kann als das Vakuum. Die [Relative%20Permeabilität] ist besonders nützlich, um verschiedene Materialien miteinander zu vergleichen.
• Differentielle Permeabilität: Die Änderung der magnetischen Flussdichte in Bezug auf die Änderung der magnetischen Feldstärke. Sie ist wichtig für nichtlineare magnetische Materialien.

Formel

Die grundlegende Beziehung zwischen magnetischer Flussdichte (B), magnetischer Feldstärke (H) und Permeabilität (μ) ist:

B = μ * H

Wobei:

• B die magnetische Flussdichte in Tesla (T) ist
• H die magnetische Feldstärke in Ampere pro Meter (A/m) ist
• μ die Permeabilität in Henry pro Meter (H/m) ist

Die Permeabilität des Vakuums (μ₀), auch bekannt als magnetische Feldkonstante, hat einen festen Wert von:

μ₀ = 4π × 10⁻⁷ H/m

Anwendungen

Die magnetische Permeabilität ist ein wichtiger Parameter bei der Auslegung von magnetischen Bauelementen wie:

• Transformatoren: Materialien mit hoher Permeabilität werden für die Kerne von Transformatoren verwendet, um den magnetischen Fluss zu leiten und die Effizienz zu erhöhen. Siehe auch [Transformatoren].
• Induktivitäten (Spulen): Ähnlich wie bei Transformatoren werden Materialien mit hoher Permeabilität für die Kerne von Spulen verwendet, um die Induktivität zu erhöhen. Siehe auch [Induktivitäten].
• Elektromagneten: Die Permeabilität des Kernmaterials beeinflusst die Stärke des erzeugten Magnetfelds. Siehe auch [Elektromagneten].
• Magnetische Abschirmung: Materialien mit hoher Permeabilität werden verwendet, um empfindliche elektronische Geräte vor externen Magnetfeldern zu schützen. Siehe auch [Magnetische%20Abschirmung].

Materialien und ihre Permeabilität

Verschiedene Materialien haben unterschiedliche Permeabilitäten:

• Vakuum: μᵣ = 1 (per Definition)
• Luft: μᵣ ≈ 1 (praktisch wie Vakuum)
• Paramagnetische Materialien (z.B. Aluminium): μᵣ > 1 (leicht magnetisierbar)
• Diamagnetische Materialien (z.B. Kupfer): μᵣ < 1 (werden von Magnetfeldern leicht abgestoßen)
• Ferromagnetische Materialien (z.B. Eisen, Nickel, Kobalt): μᵣ >> 1 (stark magnetisierbar, hohe Permeabilität) Die [Ferromagnetische%20Materialien] spielen eine zentrale Rolle in vielen magnetischen Anwendungen.

Einfluss der Temperatur

Die magnetische Permeabilität ferromagnetischer Materialien ist stark temperaturabhängig. In der Nähe der Curie-Temperatur nimmt die Permeabilität stark ab, da die magnetische Ordnung im Material verloren geht. Siehe auch [Curie-Temperatur].