Permeabilita je vlastnost materiálu, která popisuje, jak silné by bylo magnetické pole uvnitř materiálu při daném zdroji (např. stejném proudu nebo magnetickém toku). Permeabilita vyjadřuje schopnost materiálu vedení magnetického pole; čím větší je permeabilita, tím snáze se v materiálu vytvoří magnetické pole. Permeabilita se měří v henriích na metr (H/m) a jejím symbolem je μ {\displaystyle \mu }. \mu.

Protože prázdný prostor (vakuum) má konstantní permeabilitu — tzv. permeabilitu volného prostoru — značí se obvyklá hodnota touto konstantou μ 0 {\displaystyle \mu _{0}}{\displaystyle \mu _{0}}. Numericky má tato konstanta přesnou hodnotu 4π×10⁻⁷ H/m (v textu původně uvedeno jako 0,0000004 × π {\displaystyle 0,0000004\times \pi }. {\displaystyle 0.0000004\times \pi }).

Relativní permeabilita a základní vztahy

Pro porovnání materiálů se používá relativní permeabilita (symbol μ r {\displaystyle \mu _{r}}{\displaystyle \mu _{r}} ), která je definována jako poměr permeability materiálu k permeabilitě volného prostoru (μ r = μ / μ 0 {\displaystyle \mu _{r}=\mu /\mu _{0}}{\displaystyle \mu _{r}=\mu /\mu _{0}}). Často se používá i magnetická susceptibilita χ, která je spojena s permeabilitou vztahem

μ = μ0 (1 + χ) .

Většina materiálů má μr velmi blízkou jedné, tedy jejich permeabilita se od permeability vakua prakticky neliší a ve většině běžných elektromagnetických výpočtů lze použít hodnotu μ0. Výjimku tvoří zejména feromagnetické materiály, které mohou mít μr mnohonásobně větší.

Typy magnetického chování

  • Diamagnetické materiály: μr mírně menší než 1 (např. měď, zlato). Tyto materiály slabě odpuzují magnetické pole.
  • Paramagnetické materiály: μr mírně větší než 1 (např. hliník, kyslík v plynné formě). Slabě přitahují magnetické pole.
  • Feromagnetické materiály: μr může být velmi vysoká (řády stovek až tisíců nebo více). Tyto materiály (např. železo, nikl) vykazují silnou magnetizaci, saturaci a hysterézi (remanentní magnetizaci a ztrátový cyklus B–H).

Příklady materiálů a typické hodnoty

  • Vakuum: μr = 1
  • Vzduch: μr ≈ 1 (prakticky jako vakuum)
  • Měď, hliník (nevýrazné diamagnetické/paramagnetické chování): μr ≈ 0,9999 – 1,0001
  • Železo (měkké železo, slabé feromagnetické jádro): μr často v řádu 1000–5000 (záleží na slitině a struktuře)
  • Nikl: kolem 600 pro některé slitiny
  • Slitiny pro vysokou permeabilitu (např. mu-metal, permalloy): μr může dosahovat 10^4–10^5 a v některých speciálních případech až kolem 10^6

Další důležité vlastnosti a poznámky

  • Nelinearita: U feromagnetik závisí permeabilita na intenzitě pole (B–H křivka). Při dosažení saturace se μ efektivně snižuje.
  • Hysteréze: Feromagnetické materiály vykazují hysteretický smyčkový průběh magnetizace, což ovlivňuje ztráty při střídavých polích.
  • Frekvenční závislost: Při vyšších frekvencích se permeabilita mění a stává se komplexní veličinou μ(ω)=μ′(ω)−jμ″(ω), kde imaginární část popisuje ztráty (permeabilní disipace, vířivé proudy, magnetická hysterezní ztráta).
  • Anizotropie: U některých krystalů nebo orientovaných materiálů je permeabilita tenzor, tedy závislá na směru magnetického pole.
  • Teplota: Permeabilita závisí na teplotě; u feromagnetik existuje Curieho teplota nad kterou ztrácejí feromagnetické vlastnosti a μr klesá k ~1.
  • Měření: Permeabilita se určuje pomocí B–H měření, impedance cívek, rezonančních metod nebo měřením posloupnosti magnetizačních smyček.

V praxi tedy použijeme hodnotu μ0 pro většinu neinženýrských a makroskopických výpočtů, pokud ovšem nepracujeme s feromagnetickými jádry nebo speciálními vysokopermeabilními materiály, kde je nezbytné znát skutečnou, často frekvenčně a proudově závislou hodnotu μ (resp. μr).