Die Permeabilität ist ein Maß dafür, wie gut in einem Stoff die
magnetische Erregung H
in eine
Flußdichte B
umgesetzt wird. Die
Permeabilität ist ein materialspezifischer Wert, der bei
ferromagnetischen Stoffen sowohl von der
Temperatur und der Richtung der Feldlinien (
Vorzugsrichtung
) als
auch von der Größe der Flußdichte (
Hysteresekurve
) und der
Frequenz des Magnetfelds abhängen kann.
Bei den meisten anderen Stoffen kann man sie als
Konstante ansehen.
Sie wird meistens mittels einer relativen Permeabilität angegeben,
die sich auf die absolute Permeabilität des Vakuums - die
Naturkonstante
µ0
=
π
10-6 - bezieht.
Diese relative Permeabilität ist als einfacher Multiplikationsfaktor
eine dimensionslose Größe.
µ0,
die Größe, die
vervielfacht wird, hat die Einheit eines spezifischen magnetischen
Leitwerts. Sie ist eine Naturkonstante, die aus der Definition eines
Amperes über die Kraft zwischen zwei Leitern (
Lorentzkraft
)
errechnet werden kann.
Daher war die willkürliche Festlegung dieser Naturkonstante auf
π
10-6
im SI-Einheitensystem entsprechend der
Festlegung des Amperes möglich.
Die eigentliche Permeabilität µ in einem magnetischen Werkstoff erhält man aus folgender Formel:
Formel P.1: Die Permeabilität als Produkt von relativer Permeabilität und der Permeabilität des Vakuums
Wobei zwischen Flußdichte und magnetischer Erregung in einem
idealen, nicht ferromagnetischen, Material immer folgender Zusammenhang
besteht:
Formel P.2: Die Flußdichte ist von der Permeabilität abhängig
Die relative Permeabilität µr ist eine Konstante, die in vielen Fällen den anderen Bedingungen entsprechend einer Tabelle entnommen werden kann.
Für Wechselstrom-Magnetisierung eines ferromagnetischen Stoffs muß
man angeben, welche Feldstärke man auf welche Polarisation bezieht,
weil der Wert der Permeabilität beim Durchlauf der Hysteresekurve
ständig schwankt.
Die P. ist also eine Funktion der Feldstärke:
Formel P.3: Wie Formel P.2 bloß mit variabler Permeabilität für ferromagnetische Werkstoffe
Man kann, wenn man in solchen Fällen mit einer einzigen Permeabilitätszahl rechnen will, den Effektivwert der magnetischen Erregung auf den Effektivwert der Flußdichte beziehen.
Wenn man nur mit den Spitzenwerten der Hysteresekurve rechnet bezeichnet man den Wert als Amplituden-Permeabilität µa. Um die Induktivität des Gesamtsystems für einen Stromkreis zu bestimmen, muß man sich auf die Effektivwerte beziehen. Dann kann man mit den resultierenden Blindleistungen und -strömen ein elektrisches System im stationären Zustand berechnen.
Häufig beziehen sich nämlich die bei der Konstruktion von
elektischen Maschinen angegebenen Flußdichten implizit auf
Spitzenwerte (eigentlich müsste man dann das Formelzeichen
verwenden)