Geçirgenlik (elektromanyetizma)

Elektromanyetizmada geçirgenlik, bir maddenin kendi içinde manyetik alan oluşabilmesini destekleyen bir ölçüdür. Bu yüzden, bir malzemenin mıknatıslanma derecesi, uygulanan manyetik alana olan cevabıdır. Manyetik geçirgenlik tipik olarak Yunan harfi µ ile gösterilir. Bu terim 1885 yılında Oliver Heaviside tarafından icat edildi. Manyetik geçirgenliğin tersi manyetik dirençtir.

SI biriminde, geçirgenlik her metre için henries (H/m or H·m−1) veya her amperin karesi için Newtons (N·A−2) olarak ölçülür. Geçirgenlik sabiti (µ0) manyetik sabit ya da boş alanın geçirgenliği olarak da bilinir ve klasik vacum içinde manyetik alan oluştuğunda karşılaşılan direnç miktarının ölçüsüdür. Manyetik sabitin tam (tanımlanan) değeri (µ0 = 4π × 10−7 H·m−1 ≈ 1.2566370614…×10−6 H·m−1 or N·A−2)’dir.

Geçirgenlik birim uzunluğun endüktansıdır. SI biriminde, geçirgenlik her metre için henries (H·m−1 = J/(A2·m) = N A−2) olarak ölçülür. Yardımcı manyetik alan H her birim uzunluğu için boyutsuz akımdır ve her metre için amper birimiyle ölçülür (A m−1). Ürün µ H, her birim alan için akımın endüktans ile çarpımına eşittir (H·A/m2). Ancak endüktans her birim akım için manyetik akımdır, bu yüzden ürün birim alan için boyutsuz manyetik akımdır. Bu manyetik akımdır B, her metre kare için weber(volt-saniye) birimiyle  (V·s/m2) ya da Tesla (T) ile ölçülür.

H manyetik kutup yoğunluğuyla ilgilidir. Bir manyetik kutup, elektrik akımı devridaimiyle yakından ilişkilidir. Dipol moment boyutsuz akım ve alan çarpımına eşittir, birimi de amper metre karedir (A·m2), büyüklüğü döngüden geçen akımın döngü alanıyla çarpımına eşittir. Bir kutuptan H alanı kadar uzaklık dipol moment bölü uzaklığın küpü (her birim uzaklık için boyutsuz akımdır) ile doğru orantılı bir büyüklüğe sahiptir.

χm sayısı boyutsuz bir niceliktir, bazen hacimsel veya kütlesel hassasiyet olarak adlandırılır, χp (manyetik kütle veya özel duyarlılık) ve χM (molar ya da molar kütle hassasiyeti)’den farklıdır.

Diamanyetizm, harici uygulanan bir manyetik alanın karşıtı bir manyetik alan yaratmaya neden olan bir maddenin özelliğidir, böylece itme etkisi oluşur. Özel olarak, harici manyetik alan çekirdek etrafındaki elektronların orbital hızını değiştirir, böylece harici alana karşıt yöndeki manyetik dipol moment de değişir. Diamanyetler(manyetik alan içine konulduğunda 90 derece açıyla dönme yapan madde) manyetik geçirgenliği µ0(göreceliği geçirgenliğin 1’den küçük olması)‘den düşük olan maddelerdir.

Sonuç olarak, diamanyetizm bir maddenin sadece harici uygulanan manyetik bir alanda varolduğu bir tür manyetizma türüdür. Genellikle birçok madde için zayıf bir etkidedir, buna rağmen süperiletkenler güçlü bir etki gösterir.

Paramanyetizma, sadece harici bir uygulanan manyetik alan varlığında oluşan bir tür manyetizmadır. Paramanyetik maddeler manyetik alanlardan etkilenir, bu yüzden göreceli manyetik geçirgenlik değeri 1(ya da eşdeğer olarak pozitif bir manyetik alan duyarlılığı)’den büyüktür. Uygulama alanı tarafından uyarılan manyetik moment alan gücünde doğrusaldır ve göreceli olarak zayıftır. Tipik olarak etkiyi belirlemek için hassas analitik bir denge gerektirir. Ferromanyetlere benzemeyen paramanyetler harici uygulanan bir manyetik alanın yokluğunda hiçbir mıknatıslanmayı sürdüremez, çünkü termal hareket manyetik alan olmadan rastgele düzenlenmiş spin oluşumuna neden olur. Bu yüzden toplam mıknatıslanma, uygulama alanı ortadan kaldırıldığında sıfıra düşer. Sadece ortamda küçük bir uyarılmış mıknatıslanma varsa, alan tarafından az miktarda spin yer değiştirecektir. Bu spin miktarı alan gücü ile doğru orantılıdır ve doğrusal bağımlılığı açıklar. Ferromanyetler tarafından oluşturulan çekim doğrusal değildir ve daha güçlüdür, bu yüzden buzdolabında asılı olan mıknatıslar gibi kolayca gözlemlenebilir.

Aşağıdaki tablo ferromanyetik maddelerin geçirgenliğinin alan gücüyle değiştiğini göz önüne alarak dikkatle kullanılmalıdır. Örneğin, %4’lük Si çeliği 2,000 ile maksimum 35,000 ile birinci göreceli geçirgenliğe sahiptir (0 T değerinde ya da yakınlarında) ve herhangi bir maddenin yeterli yüksek bir alan gücündeki trendi 1’e doğru kayar.

Geçirgenlik manyetik alan ile değişir. Yukarıda gösterilen değerler ortalamadır ve sadece gösterilen manyetik alanlarda geçerlidir. Sıfır frekansı için verilmişlerdir; pratikte geçirgenlik genel olarak frekansın bir bir fonksiyonudur. Frekans düşünüldüğünde, faz içindeki ve faz dışındaki yanıtlara bağlı olarak geçirgenlik karmaşık olabilir.

Manyetik sabit µ0 ‘in SI biriminde tam bir değeri olduğunu not alın (değerinde belirsizlik yoktur) çünkü amperin tanımı kendi değerini tam olarak 4π × 10−7 H/m’ye ayarlar.