สภาพให้ซึมผ่านได้ทางแม่เหล็ก

**สภาพให้ซึมผ่านได้** (permeability) ในทางทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า เป็นค่าที่บอกถึงระดับของความเหนี่ยวนำแม่เหล็กของวัสดุจากการตอบสนองเชิงเส้นกับสนามแม่เหล็ก มักจะแสดงด้วยตัวอักษรกรีก μ สูตรการแสดงสนามแม่เหล็กโดยใช้ค่านี้ถูกสร้างขึ้นในเดือนกันยายน 1885 โดยโอลิเวอร์ เฮวิไซด์

หน่วยเอสไอของสภาพให้ซึมผ่านได้คือ เฮนรีต่อเมตร (H·m-1) หรือนิวตันต่อแอมแปร์กำลังสอง (N·A-2) 

ค่าคงที่  \mu_0  คือค่าสภาพให้ซึมผ่านได้ของสุญญากาศ ซึ่งยังถูกเรียกว่า ค่าคงตัวแม่เหล็ก ซึ่งถูกนิยามไว้อย่างแน่ชัดมีค่าเป็น  \mu_0  = 4π×10−7 N·A−2

## คำอธิบาย
ในทางทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า ค่าความแรงสนามแม่เหล็ก **H** อธิบายว่าการเหนี่ยวนำที่ความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็ก **B** ส่งผลต่อกระจุกของไดโพลแม่เหล็กในตัวกลางเฉพาะอย่างไร รวมถึงการเคลื่อนตัวของไดโพลและการปรับทิศทางของไดโพลแม่เหล็ก ความสัมพันธ์กับค่าสภาพให้ซึมผ่านได้ของแม่เหล็ก  \mu  คือ:

: \mathbf{B}=\mu \mathbf{H}

สภาพให้ซึมผ่านได้ *μ* จะเป็นปริมาณสเกลาร์ในตัวกลางไอโซทรอปิก และเป็นเทนเซอร์ในตัวกลางแอนไอโซทรอปิก

โดยทั่วไป ค่าสภาพให้ซึมผ่านได้จะไม่คงที่ โดยอาจแปรผันตามตำแหน่งภายในตัวกลาง ความถี่ของสนาม รวมถึง ความชื้น อุณหภูมิ และพารามิเตอร์อื่น ๆ ในตัวกลางแบบไม่เชิงเส้น สภาพให้ซึมผ่านได้จะขึ้นอยู่กับความแรงสนามแม่เหล็ก สภาพให้ซึมผ่านได้เป็นฟังก์ชันของความถี่ อาจเป็นค่าจำนวนจริงหรือจำนวนเชิงซ้อนได้ สำหรับในวัสดุเฟอโรแมกเนติก ความสัมพันธ์ระหว่าง **B** และ **H** นั้นจะไม่เป็นเชิงเส้น นั่นคือ **B** ไม่ใช่ฟังก์ชันที่เป็นแค่ค่าคงตัวคูณกับ **H** แต่ยังขึ้นอยู่กับประวัติความเปลี่ยนแปลงภายในตัววัสดุด้วย สำหรับวัสดุเหล่านี้ บางครั้งพิจารณาถึงสภาพให้ซึมผ่านได้ของแม่เหล็กที่เพิ่มขึ้น

: \Delta\mathbf{B}=\mu_\Delta \Delta\mathbf{H}

สภาพให้ซึมผ่านได้คือความเหนี่ยวนำไฟฟ้าต่อหน่วยความยาว ในระบบหน่วยสากล หน่วยของสภาพให้ซึมผ่านได้คือ เฮนรีต่อเมตร (H·m -1 = J/(A2·m) = N·A-2) ความแรงสนามแม่เหล็ก **H** คือ กระแสไฟฟ้าต่อหน่วยความยาว มีหน่วยเป็น แอมแปร์ต่อเมตร (A·m−1) ดังนั้น **μH** จึงเป็นค่าเป็นความเหนี่ยวนำคูณด้วยกระแสไฟฟ้าต่อหน่วยพื้นที่ (H·A/m2) แต่ความเหนี่ยวนำคือ ฟลักซ์แม่เหล็กต่อหน่วยกระแสไฟฟ้า ดังนั้นผลคูณจึงเป็นฟลักซ์แม่เหล็กต่อหน่วยพื้นที่ด้วย ในขณะที่ความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็ก **B** มีหน่วยเป็นเวเบอร์ (โวลต์ วินาที) ต่อตารางเมตร (V·s/m2) หรือ เทสลา (T)

ความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็ก **B** เกี่ยวพันกับแรงโลเรินตส์ของประจุเคลื่อนที่ *q*

: \mathbf{F} = q (\mathbf{E} + \mathbf{v} \times \mathbf{B})

หน่วยของประจุ *q* คือ คูลอมบ์ (C) และความเร็ว *v* คือ m/s ดังนั้นแรง *F* จึงคำนวณเป็นนิวตัน (N):

: q \mathbf{v} \times \mathbf{B}
 = \mbox{C} \cdot \dfrac{\mbox{m}}{\mbox{s}} \cdot \dfrac{\mbox{V} \cdot \mbox{s}}{\mbox{m}^2}
 = \dfrac{\mbox{C} \cdot (\mbox{J / C})}{\mbox{m}}
 = \dfrac{\mbox{J}}{\mbox{m}} = \mbox{N}

ส่วนความแรงสนามแม่เหล็ก **H** เกี่ยวข้องกับความหนาแน่นของไดโพลแม่เหล็ก ไดโพลแม่เหล็กเป็นวงจรกระแสปิด โมเมนต์แม่เหล็ก ของมันคือกระแสคูณด้วยพื้นที่ หน่วยคือแอมแปร์ เมตรกำลังสอง (A·m2) และมีค่าเท่ากับกระแสบนขดลวดคูณจำนวนรอบ **H** เป็นสัดส่วนกับไดโพลที่ระยะห่างจากมัน และขนาดของ **H** เป็นสัดส่วนกับโมเมนต์ไดโพลหารด้วยกำลังสามของระยะทาง และมีความหมายในทางฟิสิกส์คือกระแสต่อหน่วยความยาว

## สภาพให้ซึมผ่านได้สัมพัทธ์
สภาพให้ซึมผ่านได้ผ่านสัมพัทธ์ บางครั้งถูกเขียนในรูป *μ<sub>r</sub>* คือ อัตราส่วนของสภาพให้ซึมผ่านได้ *μ* ของตัวกลางหนึ่ง ๆ ต่อ สภาพให้ซึมผ่านได้ของสุญญากาศ μ0

: \mu_{r} = \frac{\mu}{\mu_{0}} 

และยังอาจเขียนในรูปของค่าสภาพรับแม่เหล็กได้ χm เป็น

: \chi_m = \mu_r - 1 \,

## อ้างอิง

## อ่านเพิ่มเติม
* แม่เหล็กไฟฟ้า     - บทหนึ่งในตำราเรียนออนไลน์
* การซึมผ่านสัมพัทธ์    
* คุณสมบัติทางแม่เหล็กของวัสดุ    
หมวดหมู่:วัสดุศาสตร์