Загальні відомості

Лекція № 5

Тема: Процеси технічного намагнічування і перемагнічування магнітних матеріалів

Мета:Вивчити процес намагнічування і перемагнічування

Методи:словесний

План:

1 Загальні відомості

2 Процес намагнічування

3 Петля гістерезісу

Матеріально-технічне забезпечення та дидактичні засоби, ТЗН:

Будь-яка речовина, поміщена в магнітне поле, здобуває магнітний момент. Для характеристики намагнічування речовини вводяться величини: В — магнітна індукція (Тл), Н — напруженість магнітного поля (А/м), J — намагніченість (А/м), -k_m — магнітна сприйнятливість, μ - магнітна проникність, Ф - магнітний потік (Вб).

Намагніченість пов'язана з напруженістю магнітного поля співвідношенням

Магнітна індукція в речовині визначається сумою індукції зовнішніх і власного магнітних полів:

де μ₀ = 4π 10⁷ — магнітна постійна; Гн/м.

Поєднуючи ці дві формули одержимо

де μ_r = k_m + 1 або μ_r = B/(μ₀H) — відносна магнітна проникність (надалі для стислості — магнітна проникність)

Діамагнетизмспостерігається у всіх речовинах і пов'язаний з тим, що зовнішнє магнітне поле впливає на орбітальний рух електронів, внаслідок чого індикується магнітний момент, спрямований назустріч зовнішньому полю. Після зняття зовнішнього магнітного поля індукований магнітний момент діамагнетика зникає. Магнітна сприйнятливість діамагнетиків k_d (негативна) за абсолютним значенням дуже мала; вона не залежить ні від температури, ні від напруженості магнітного поля.

К діамагнітним речовинам ставляться інертні гази, водень, мідь, цинк, свинець (речовини, що складаються з атомів з повністю заповненими електронними оболонками).

Парамагнітні речовини відрізняються тим, що складаються з атомів з не повністю заповненими оболонками, тобто маючими магнітними моментами. Але такі атоми перебувають один від одного досить далеко, так що взаємодія між ними відсутня. Тому в парамагнетиків магнітні моменти атомів орієнтуються в напрямку зовнішнього магнітного поля й підсилюють його. Магнітна сприйнятливість парамагнетиків позитивна, має невелике значення від 10~⁵ до 10~² і не залежить від напруженості зовнішнього магнітного поля, але залежить від температури.

Феромагнітні речовини містять атоми, що володіють магнітним моментом (незаповнені електронні оболонки), однак відстань між ними не така велика, як у парамагнетиках, у результаті чого між атомами виникає взаємодія, що називається обмінними (передбачається, що сусідні атоми обмінюються електронами). У результаті такої взаємодії енергетично вигідним залежно від відстані стає паралельна орієнтація магнітних моментів сусідніх атомів (феромагнетизм) або антипаралельна (антиферомагнетизм).

Під дією обмінних сил паралельна орієнтація магнітних моментів атомів феромагнітної речовини відбувається певних областях, називаних доменами. У межах домена матеріал під час відсутності зовнішнього поля намагнічений до насичення завдяки обмінній взаємодії окремих атомів. Ця взаємодія діє тільки до певної критичної температури, що називається температурою Кюрі. Вище температури Кюрі домени дозволяються й феромагнетик переходить у парамагнітний стан. Феромагнітні речовини легко намагнічуються в слабких магнітних полях. Магнітна проникність і магнітна сприйнятливість феромагнетиків великі (до 10⁶) і сильно залежать від температури, а також від напруженості магнітного поля. Не дуже давно необхідною умовою існування феромагнетизму вважалася наявність кристалічних ґрат, у цей час, однак, відомі аморфні феромагнетики.

Антиферомагнетиками називають матеріали, у яких в час обмінної взаємодії сусідніх атомів відбувається антипаралельна орієнтація їхніх магнітних моментів Тому що магнітні моменти сусідніх атомів взаємно компенсуються, антиферомагнетики не мають магнітний момент, а характеризуються магнітною сприйнятливістю, яка близька до сприйнятливості парамагнетиків. Вище деякої критичної температури, що одержала назву температури Нееля (аналогічна температурі Кюрі), магнітопорядоченість стан антиферомагнетика руйнується й він переходить у парамагнітний стан

До феромагнетиків відносять речовини, у яких обмінна взаємодія здійснюється не безпосередньо між магнітоактивними атомами, як у випадку феромагнетизму, а через немагнітний іон кисню. Таку взаємодію називають непрямим обмінним або зверх обмінним. Це взаємодія в більшості випадків у феромагнітних речовинах приводить до антипаралельної орієнтації магнітних моментів сусідніх іонів (тобто до антиферомагнітного впорядкування). Однак кількість іонів з магнітними моментами, орієнтованими умовно нагору й униз, а також величини їхніх моментів неоднакові. Тому магнітні моменти іонів не повністю компенсуються й феромагнітними речовини мають магнітний момент і мають доменну структуру, що зникає вище температури Кюрі.

Діа-, пари- і антиферомагнітні речовини відносяться до слабомагнітних, феро- і феромагнітних речовин є сильномагнітними.

Як магнітні матеріали технічне застосування в електротехніці знаходять феромагнітні й ферімагнітні речовини.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Випробуваннях характеристики міцності	\|	Процеси технічного намагнічування й перемагнічування магнітних матеріалів

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.