Mi az a mágneses szuszceptibilitás? Mi az az elektromos szuszceptibilitás? És mi az a relatív permeabilitás?

Vegyünk egy dielektrikumot, amire elektromos teret eresztünk. Ekkor a poláros molekulákból apolárosak lesznek. (Ezt a kettőt mindig keverem, lehet hogy fordítva.) Tehát mivel az atom pozitív töltésű atommagból és negatív töltésű elektronhéjból épül fel az egyik középpontját vonzza a másikét pedig taszítja az elektromos tér, így lényegében dipólusokat hozz lére. Ezeket az elektromos tér befordítja a saját irányába és az így kialakult polarizációs lánc létrehozz egy indukált elektromos teret, ami az őt létrehozó térrel ellentétes.

Az atomos polarizációt jelöljük p-vel és a fentiek végett tudjuk, hogy arányos az E elektromos térrel. A köztük lévő arányossági tényező ε_0 * khi_e, ahol khi_e-t nevezzük az elektromos szuszceptibilitásnak. Ez egy konstans érték, egy arányszám, amely függ az adott dielektrikum anyagi minőségétől.

Teljesen hasonló mód lehet értelmezni, csapuán kissé eltérő egyenletekkel a mágneses szuszceptibilitást.

Szintén a fenti jeleségek értelmezésével bevezethető az elektromos eltolódás vektor, ami: D=ε_0 E+P=ε_0(1+khi_e)E

Ebben a kifejezésben az 1+khi_e-t jelöljük ε-nal és ezt nevezzük a dielektrikum permittivitásának. A relatív permittivitás pedig a dielektrikum és vákuum permittivitásának a hányadosa. Ezt ha kiírod: ε_r=1+khi_e.

Hasonlóan, mint a fentiekben mágneses térnék elektromos eltolódás vektor helyett segéd térrel, de így adódik:

M=khi_m * H

B=μ_0(H+M)=μ H

μ=μ_0*(1+khi_m)

μ_r=1+khi_m, ahol khi_m a mágneses szuszceptibilitás.

Az alapjelenség az, ha egy anyag elektromos illetve mágneses térben van, akkor eltérő lesz a térerő az anyag belsejében és az anyagon kívül.

Az elektromos tér mindig kisebb az anyagban mint vákuumban, azonban a mágneses térnél más a helyzet: lehet kisebb (diamágneses) és lehet nagyobb (paramágneses) a mágneses tér az anyagban, mint vákuumban.

permittivitás: permitto (latin) = gátol, korlátoz

[link]

Eme szó azt fejezi ki tehát, hogy milyen mértékben gátlódik a külső elektromos tér hatása az anyag belsejében. A görög ε kis epszilon-nal jelöljük.

Minden anyagnak más a permittivitása. A vákuumhoz is rendeltek permittivitás értéket, ami fontos természeti állandó és kitüntetett szerepe miatt a jele ε0.

[link]

relatív permittivitás:

Az anyag permittivitását a vákuum permittivitásához viszonyítják. Ez matematikailag egy hányados, aminek számlálójában az anyag, nevezőjében a vákuum permittivitása szerepel és εr a jele:

εr = ε / ε0

A relatív permittivitás értékek táblázatokban megtalálhatók.

[link]

A márvány (Marble) értéke 8, a gumié (Rubber) 3. Ezért ugyanolyan nagyságú térbe helyezve őket a márvány belsejében kisebb lesz az elektromos térerősség, mint a gumiban. A nagy (relatív) permittivitású anyagok jók a kondenzátorok készítéséhez, mert nagymértékben lecsökkentik a lemezek közötti térerőt, növelve így a kondenzátor kapacitását: több töltést tud tárolni átütés nélkül.

szuszceptibilitás: susceptibilis (latin) = érzékeny, fogékony

[link]

A szó azt fejezi ki, hogy mennyire érzékenyen reagál az anyag, ha növeljük (vagy csökkentjük) a térerőt. A görög χ kis khí-vel jelöljük.

elektromos szuszceptibilitás: a külső elektromos teret növelve az anyag belsejében a töltések szétválása (polarizáció) is fokozódik. Azonos térerő növelés hatására a nagyobb szuszceptibilitású anyagban nagyobb mértékű töltésszétválás következik be.

A (relatív) permittivitás és az elektromos szuszceptibilitás szoros összefüggésben van: nagyobb permittivitású anyag szuszceptibilitása is nagyobb, matematikailag:

χe = εr - 1

permeabilitás: permeabilis (latin) = áthatolható, áteresztő

[link]

Azt jelenti, hogy az anyagot milyen mértékben hatja át a külső mágneses tér. Azon anyagok, amelyek nem engedik át magukon a teret teljes mértékben, a diamágneses anyagok: az erőtér "erővonalai" ritkábbak az anyagban, mint azon kívül. Azok, amelyek áthatolhatók a tér számára, a paramágneses anyagok: az erőtér "erővonalai" sűrűbbek az anyagban, mint azon kívül. A görög μ kis mű-vel jelöljük.

Minden anyagnak más a permeabilitása. A vákuum permeabilitásának jele μ0.

[link]

relatív permeabilitás: a vákuum permeabilitásához viszonyítják:

μr = μ / μ0

[link]

A réz (Copper) diamágneses (μr < 1), az alumínium paramágneses (μr > 1). A vas (Iron) ferromágneses a kiugróan magas relatív permeabilitása miatt (μr >> 1).

mágneses szuszceptibilitás: a külső mágneses teret növelve az anyag belsejében a mágnesezettség is fokozódik. Azonos térerő növelés hatására a nagyobb szuszceptibilitású anyagban nagyobb mértékű mágnesezettség ébred.

A (relatív) permeabilitás és a mágneses szuszceptibilitás (ugyancsak, mint az elektromos tulajdonságok) szoros összefüggésben van: nagyobb permeabilitású anyag szuszceptibilitása is nagyobb, matematikailag:

χm = μr - 1