1. 투자율 (透磁率, Magnetic Permeability) 이란?
ㅇ 매질에 따른 자성 특성의 차이를 설명하는 비율
ㅇ 투자율 주요 의미 3가지
- ① 얼마나 쉽게 자기 유도 또는 자화 될 수 있는 정도 ☞ 자기 유도 (자속 밀도) 참조
- ② 자기적 에너지를 얼마나 저장 가능한가의 정도 ☞ 자기 에너지 참조
- ③ 자속이 얼마나 잘 흐를 수 있는 정도 ☞ 자기 회로 참조
ㅇ 단위 : [H/m]
2. 투자율 관계식
ㅇ `매질이 자화할 때 생기는 자속밀도 B` 및 `매질과 관련 없는 자기장 세기 H`와의 比
- B = μH
. (H는 매질과 무관, B는 매질 효과를 포함)
. (H는 외부 자기장, B는 매질 내 자속밀도)
. (H 단위는 [A/m], B 단위는 [T,Tesla] = [Wb/㎡] = [V sec/㎡])
- μ = B/H
= μ。μr = μ。(1 + χm)
. (μ는, 매질의 자성 차이/자화 정도 등를 나타냄, 단위는 [H/m] = [Vs/(Am)])
3. 절대 투자율, 상대 투자율(비 투자율) : 자기 투자 상수
ㅇ 절대투자율 (Absolute Permeability) : μ。
- 진공(자유공간)에서의 투자율 : [ H/m ] = [ Vs/(Am) ] = [ Wb/(Am) ]
- B = μ。H
. (MKS 단위계) μ。= 4π x 10-7 [ H/m ], (CGS 단위계) μ。= 1
ㅇ 비투자율 또는 상대투자율 (Relative Permeability) : μr
- 투자율의 물질에 따른 차이를 설명하는 비례 상수 (비율, 比) : 단위없음
. 같은 자계세기 H 하에서, 물질 내 자속밀도 B와 진공 내 자속밀도 B。의 비율
- μr = B / B。= μ H/μ。H = μ/μ。= 1 + χm
4. 자화율 (磁化率) 이란?
ㅇ 외부 자기장에 의해 매질 내부에 자기모멘트를 형성하는 정도를 나타냄
- 매질에 따라 자화(Magnetization)되는 정도가 다름
ㅇ 자화세기 또는 자화벡터 : M
- B = μ。(H + M)
. 진공중에는 M = 0, μr = 1
ㅇ 자화율, 자기 자화율, 자기 감수율 (Magnetic Susceptibility) : χm
- M = χmH 또는 χm = M / H
. 자화 M과 자계세기 H와의 사이에 차원없는 비례상수
. 자화율 χm은 자성체 재질에 따라 달라짐
5. 매질 종류에 따른 비투자율 μr, 자화율 χm 차이
ㅇ 선형 등방성 매질 : χm = 상수
- 즉, 매질의 자기적 성질이 선형이고 등방성이면 자화는 자계강도에 정비례함
. B = μ。(H + M) = μ。(1+χm)H = μ。μrH = μH [T]
ㅇ 강자성체 이외의 매질 (선형이고 등방성이며 균질한 비 자기적 매질)
- 비투자율 μr,자화율 χm이 일정 상수로 취급
. 반자성체,상자성체 매질 대부분 : χm ≒ 0, μr ≒ 1
ㅇ 강자성체 (자기적 매질) ☞ 자기 재료 응용 참조
- 강자성체는, 비투자율 μr,자화율 χm이, 일정 상수가 되지 못함
. 가해지는 자속밀도에 따라서도 달라지지만,
. 자기포화 현상도 나타냄 ☞ 자기 히스테리시스 참조
- 다만, 계산 편의상, 상수로써 취급함
. 통상의 전기기기에서는, μr = 2000~8000 정도
ㅇ 이방성 매질 : 2계 텐서로 취급
- 방향에 따라 다른 값을 보임