Классификация материалов по поведению в магнитном поле

Критерием для классификации является величина относительной магнитной проницаемости (μ).

, где В – магнитная индукция, (Тл), Н – напряженность магнитного поля, (А/м), μ₀ = 4π·10^-7 Гн/м – магнитная постоянная.

По величине относительной магнитной проницаемости все материалы подразделяются на слабомагнитные и сильномагнитные материалы.

1. Слабомагнитные ЭТМ μ ≈ 1

Диамагнетики μ ≤ 1 и μ ≠ f (Н, Т).

Представители: водород (Н₂), серебро (Ag), медь (Cu), золото (Au), хлорид натрия (NaCl), СП при температуре меньшей температуры Т_с,
нефть и др. Диамагнетики выталкиваются из магнитного поля.

Парамагнетики μ ≥ 1 и μ = f (Н, Т), но слабо.

Представители: кислород (O₂), платина (Pt), алюминий (Al),

μ _{воздуха} = 1,000003.

Антиферромагнетики μ ≥ 1, μ = f (Н, Т)

Представители: марганец (Mn), хром (Cr), РЗО (редкоземельные оксиды) и РЗЭ (редкоземельные элементы (лантаноиды):
№57 (лантан) №71 (лютеций)).

Антиферромагнетики при нагреве становятся парамагнетиками.

2. Сильномагнитные ЭТМ μ >> 1 (до 10⁶) и μ = f (Н, Т) – представляют большой интерес для техники в отличие от слабомагнитных материалов.

Ферромагнитные ЭТМ

Представители: железо (Fe), кобальт (Co), никель (Ni) и их сплавы, а также некоторые РЗЭ (гадолиний (Gd), эрбий (Er) и др.)

Ферромагнитные материалы имеют специфическую структуру, которая обусловлена наличием доменов, которые могут быть ориентированы
по-разному и от этого зависят магнитные свойства материала.

Резкий спад μ после температуры Кюри связан с тепловой разориентацией магнитного момента в доменах.

Ферримагнитные ЭТМ μ >> 1 (до 10⁶) и μ = f (Н, Т)

Удельное сопротивление ферромагнетика много меньше, чем удельное сопротивление ферримагнетика, то есть ферромагнетик – это проводник, а ферримагнетик – это полупроводник.

Ферримагнетики отличаются от ферромагнетиков химическим составом. Они представляют собой смесь оксидов металлов; если в смеси есть оксид железа, то ферримагнетик называется феррит.

Феррит: МеО·Fe₂O₃

NiO – Cr₂O₃ – Fe₂O₃ – (Ni – Cr – феррит)

NiO – ZnO – Fe₂O₃ – (Ni – Zn – феррит)

BaO·6Fe₂O₃ – бариевый феррит

Ферриты – это керамика, которая получается из порошкообразных оксидов путем прессования и высокотемпературной обработки.

Керамика значительно более дешевый материал, чем никель и кобальт.

ИТАК:

1. В технике используются сильномагнитные материалы.

2. Ферромагнетики (железо, кобальт и никель) применяются на низких частотах, а ферриты на средних и высоких, в том числе на СВЧ.

3. Остаточная намагниченность (B_r) у ферромагнетиков больше, чем у ферримагнетиков:

Ферромагнетики: B_r = B_{r max} = 2,4 Тл

Ферримагнетики: B_r = B_{r max} = 0,15 – 0,5 Тл