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Permeabilità magnetica nel vuoto

Che cosa è la permeabilità magnetica nel vuoto?

La costante di permeabilità magnetica nel vuoto è una delle costanti fondamentali in fisica ed è connessa al calcolo dell’intensità di campo magnetico generato da diverse disposizioni di correnti.

Quanto vale la permeabilità magnetica nel vuoto?

La costante di permeabilità magnetica si indica con la lettera greca μ (“mu”) e nel vuoto (pedice zero) assume questo valore:

approssimabile col valore numero di 1,26∙10-6 N/A2.

La permeabilità magnetica nel vuoto è utilizzata anche per definire la permeabilità magnetica relativa μr di un materiale e da questa la permeabilità magnetica μ che rappresenta l’attitudine di un corpo a magnetizzarsi se soggetto ad un campo magnetico esterno.

In particolare si ha che la costante di permeabilità magnetica μ è invece pari al prodotto di una costante tipica di ogni materiale ed espressa dalla permeabilità magnetica relativa μr per la permeabilità magnetica nel vuoto:

μ = μr ∙ μ0

La permeabilità magnetica relativa è un numero puro ovvero una grandezza adimensionale cioè priva di unità di misura. Pertanto la permeabilità magnetica  μ ha la stessa unità di misura della permeabilità magnetica nel vuoto, il N/A2.

Tabella permeabilità magnetica relativa dei materiali

Di seguito viene fornita una tabella con i valori delle permeabilità magnetiche relative di alcuni materiali:

Tabella permeabilità magnetica relativa dei materiali

A seconda del valore che assume la permeabilità magnetica relativa si distinguono i materiali diamagnetici, paramagnetici e ferromagnetici rispettivamente se essa risulta di poco inferiore a 1, di poco superiore a 1 o molto superiore a 1.

Permeabilità magnetica nel vuoto e velocità della luce

La relazione tra la costante di permeabilità magnetica nel vuoto e la velocità della luce discende direttamente dalla quarta equazione di Maxwell cioè il teorema di Ampere – Maxwell scritto dal grande fisico scozzese nel 1863 a partire dal precedente teorema sulla circuitazione del campo magnetico di Ampere (teorema di Ampere).

Maxwell ricavò che la velocità c con cui si muoveva un’onda elettromagnetica nello spazio vuoto era legata sia al valore della costante di permeabilità magnetica nel vuoto sia al valore della costante dielettrica nel vuoto dalla relazione:

c Maxwell

Combinando i due valori delle costanti:

μ0 = 4 ∙ π ∙ 10-7 N/A2

e

ϵ0 = 8,85∙10-12 C2/(N∙m2)

si ottiene un valore di c pari a circa 3∙108 m/s che rappresenta la velocità assunta dalla luce nel vuoto.

Se l’onda si propaga attraverso un mezzo fisico, note le costanti di permeabilità magnetica μ e quella dielettrica ε la velocità dell’onda c si riscrive come:

C in mezzo materiale

che rappresenta la velocità dell'onda elettromagnetica in un mezzo materiale di permeabilità magnetica μ e costante dielettrica ε.

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