Основные теоретические положения. Все вещества по особенностям их поведения в магнитном поле делятся на диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики

Все вещества по особенностям их поведения в магнитном поле делятся на диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики, антиферромагнетики и ферриты.

Ферромагнетики - это вещества, в которых вектора магнитных моментов атомов располагаются параллельно друг другу (­­­­­).

Характерной особенностью ферромагнитных материалов является их способность сильно намагничиваться даже в слабых магнитных полях.

Рис. 1. Гистерезисные петли при различных предельных значениях напряженности внешнего магнитного поля

Ферромагнетики - это вещества, в которых вектора магнитных моментов атомов располагаются параллельно друг другу (­­­­­).

Характерной особенностью ферромагнитных материалов является их способность сильно намагничиваться даже в слабых магнитных полях.

Для ферромагнетиков характерно также наличие гистерезиса, сущность которого состоит в том, что значение индукции В не однозначно определяется величиной магнитного поля Н, а зависит от предыстории образца, то есть от величины и направления магнитного поля, действовавшего на него ранее. Если ферромагнетик намагнитить до состояния насыщения В_s, а затем отключить внешнее поле, то индукция в 0 не обратится, а примет некоторое значение В_ост, называемое остаточной индукцией. Для того чтобы величина магнитной индукции приняла нулевое значение, необходимо приложить магнитное поле противоположного направления.

Напряженность размагничивающего поля Н_с, при которой индукция в ферромагнетике, предварительно намагниченном до насыщения, обращается в 0, называется коэрцитивной силой. Таким образом, зависимость В(Н) при циклическом намагничивании называется петлей гистерезиса (рис.1).

Гистерезис обусловлен необратимостью процессов намагничивания, благодаря чему материал остается намагниченным после снятия магнитного поля (ферромагнитный материал становится постоянным магнитом).

По петле гистерезиса определяются следующие основные параметры магнитных материалов:

n индукция насыщения В_max - максимальная индукция, соответствующая состоянию технического насыщения образца;

n определяемые по площади петли гистерезиса;

n остаточная индукция В_Т;

n коэрцитивная сила Нс;

n удельные магнитные потери на гистерезис за 1 цикл перемагничивания, определяемые по площади петли гистерезиса.

Форма петли гистерезиса зависит от исходного магнитного состояния материала, скорости перемагничивания и от максимальных значений напряженности магнитного поля. Для слабых полей петля гистерезиса имеет вид эллипса (рис.1). С увеличением напряженности магнитного поля возрастает ширина петли и изменяется ее форма, при этом может быть получено семейство симметричных петель гистерезиса (рис.1). Петля гистерезиса, полученная при условии насыщения, называется предельной.

Геометрическое место вершин симметричных петель гистерезиса при различных значениях амплитуды переменного магнитного поля называется основной кривой намагничивания (рис.2).

Возрастание индукции под действием внешнего поля обусловлено двумя основными процессами: смещением доменных границ и поворотом магнитных моментов доменов. Начальному участку кривой В=f(Н) (рис.2, уч.1) соответствует упругое смещение доменных границ. При этом происходит увеличение тех доменов, магнитные моменты которых образуют наименьший угол с вектором напряженности внешнего магнитного поля. После снятия внешнего поля на этом участке доменные границы возвращаются в прежнее положение.

Участок 2 (рис.2) - смещение границ доменов носит необратимый характер. Кривая намагничивания имеет наибольшую крутизну.

Рис. 2. Основная кривая намагничивания ферромагнетика - В=f(Н); зависимость магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля - m=f(H)

Участок 3 (рис.2) - вектора магнитных моментов доменов, образующих небольшой угол с вектором напряженности внешнего магнитного поля, постепенно поворачиваются в направлении поля.

Когда все магнитные моменты доменов ориентируются вдоль поля, то наступает состояние технического насыщения намагниченности (уч. 4).

По основной кривой намагничивания определяется магнитная проницаемость для любого значения напряженности:

, (1)

где m ₀ = 4 p 10^-7 Гн/м – магнитная постоянная.

В лабораторной работе в качестве исследуемого образца используется сердечник из пермаллоя. Пермаллой представляет собой железо-никелевый сплав, имеющий наибольшую магнитную проницаемость в слабых полях в ряду ферромагнитных материалов. У пермаллоев различных марок в ряду низконикелевые - высоконикелевые - суперпермаллои после термической обработки начальная магнитная проницаемость m_нач может находиться в пределах от 10³ до 10⁵, а индукция насыщения падает в этом ряду от 1,5 Тл для низконикелевых марок пермаллоя до 0,7 Тл для суперпермаллоев.

Пермаллои применяются в магнитных элементах радиоэлектронной аппаратуры, работающих в слабых постоянных и переменных полях с частотой до нескольких десятков килогерц.

Date: 2015-07-25; view: 840; Нарушение авторских прав