Феромагнітні матеріали

Закони електромагнітної індукції. Феромагнітні матеріали

Феромагнітні матеріали, до яких належать сталь, залізо, чавун, кобальт, а також деякі сплави (нікелю з алюмінієм), мають властивість намагнічуватися під дією зовнішнього магнітного поля. Якщо феромагнітне тіло внести навіть в слабке електромагнітне поле, то інтенсивність поля в середині тіла буде на багато більшою, ніж інтенсивність зовнішнього поля.

Це явище зумовлене тим, що кожне феромагнітне тіло складається з мікроскопічних областей, або, як кажуть, елементарних магнітиків. Звичайно вони розташовані хаотично і лише під дією зовнішнього магнітного поля повертаються в одному напрямі, перетворюючи нейтральне в магнітному відношенні тіло в магніт. Цей магніт створює своє магнітне поле, що додається до намагнічуючого поля. Ця властивість феромагнітних тіл широко використовується в електромашино-та апаратобудуванні.

При вивченні різних феромагнітних матеріалів з точки зору їх здатності намагнічуватися можна, здавалось би, користуватися формулою

B = H

Однак справа ускладнюється тим, що абсолютна магнітна проникність не є сталою величиною і змінюється зі зміною магнітного стану тіла, тобто зі зміною в ньому магнітної індукції В.

Отже, залежність між В та Н нелінійна і для її вираження вдаються до графічного методу.

На рис. 3.8 а зображено графік залежності В = f (H), який називається кривою первинного намагнічування феромагнітного матеріалу. Для одержання цієї кривої потрібно, щоб досліджуваний зразок матеріалу не мав магнетизму, тобто щоб процес його намагнічування починався з нуля.

Крива первинного намагнічування феромагнітного матеріалу має три ділянки: прямолінійну ділянку О, в межах якої між В та Н існує лінійна залежність; криволінійну ділянку ab, де магнітна індукція наростає повільніше, ніж напруженість намагнічуючого поля; прямолінійну ділянку після точки b, де В зі зростанням Н майже не змінюється. Ця ділянка називається ділянкою магнітного насичення матеріалу Фізично явище насичення можна уявити собі як такий стан, при якому всі елементарні магнітики повернулися відповідно до зовнішнього намагнічуючого поля.

Вивченням магнітних властивостей феромагнітних матеріалів займався російський учений О.Г. Столєтов, який в 1872р. дістав криву первинного намагнічування, а також криву їх гістерезису.

Щоб побудувати графік залежності магнітної індукції від напруженості намагнічуючого поля для досліджуваного зразка феромагнітного матеріалу, з нього виготовляють осердя, на яке намотують обмотку і пропускають через неї струм, напрям і силу якого плавно змінюють. Зміна сили струму в обмотці спричиняє зміну напруженості намагнічуючого поля Н. Збільшуючи цей струм від нуля до певного значення, дістають криву Oabc первинного намагнічуючого зразка (3.8б) Після досягнення точки с. тобто точки магнітного насичення зразка, починають зменшувати струм, тобто розмагнічувати зразок. Магнітна індукція в осереді зменшується, проте крива розмагнічування cd уже не збігатиметься з кривою Oabc а піде вище. При розмагнічуванні відбувається запізнення зменшення В зі зменшенням Н. Це явище відставання зменшення магнітної індукції в осереді від зменшення напруженості намагнічуючого поля називається магнітним гістерезисом.

При зменшенні струму до нуля Н теж знизиться до нуля, проте осередя продовжує зберігати свої магнітні властивості, що характеризуються відрізком Оd, який називається залишковою магнітною індукцією в зразку.

Далі змінюють напрям струму в обмотці і починають його збільшувати. Коли напруженість Н досягає значення Ое, магнітна індукція в осереді знизиться до нуля і воно повністю розмагнітиться. Значення напруженості намагнічуючого поля, потрібне для усунення залишкової магнітної індукції в зразку, називається коерцитивною,чи затримуючою, силою.

Продовжуючи збільшувати струм в обмотці, намагнічують зразок до точки магнітного насичення f.

Потім починають зменшувати струм і дістають криву fg. Ділянка Оg також характеризує залишкову магнітну індукцію в зразку. Змінивши знову напрям струму в обмотці, дістають криву ghc. Ділянка Oh теж характеризує коерцитивну силу. Дальше розмагнічування зразка піде знов за кривою cd і т.д.

Щоб дістати знову криву Оabc, зразок треба повністю розмагнітити і починати збільшувати Н від нуля.

Процес, який характеризується петлею магнітного гістерезису, називається перемагнічуванням. При перемагнічуванні осердя нагрівається, тобто відбувається втрата енергії, що називається втратою від магнітного гістерезису.

Здебільшого магнітний гістерезис – явище шкідливе. Але для виготовлення постійних магнітів, де потрібна максимальна залишкова магнітна індукція, застосовуються магнітно-тверді феромагнітні матеріали, в яких залишкова індукція та втрата на гістерезис великі.

При виготовленні магнітопроводів, які зазнають частого перемагнічування, особливо магнітопроводів змінного струму, застосовуються магнітно-м’які матеріали, в яких залишкова індукція та втрата на гістерезис малі.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Магнітне коло. Напруженість магнітного поля. Різниця магнітних потенціалів.	\|	Електромагнітна індукція

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.006 сек.