Pentru a caracteriza fenomenul de magnetizare a unei substanțe, introducem o cantitate numită magnetizarea materiei. Magnetizarea în SR este dată de
Pentru corpurile feromagnetice, magnetizarea este o funcție neliniară complexă a lui B0. Dependența lui I de cantitatea Bo / μ0 se numește curba de magnetizare (figura 2). Curba indică fenomenul de saturație magnetică: începând cu o anumită valoare Bo / μ0 = B0n / μ0. Magnetizarea rămâne practic constantă, egală cu Iν (magnetizarea prin saturație).
histerezis magnetic (din grecescul «histerezis» - investigarea lag de cauza lui) feromagnet numit schimbări decalare la amploarea magnetizarea materialului feromagnetic al câmpului magnetic exterior, în care substanța stocată. Motivul cel mai important pentru histerezisul magnetic este dependența caracteristicilor sale magnetice (μ, I), caracteristice unui feromagnet, nu numai asupra stării materiei la un anumit moment, ci și asupra valorilor μ și I din momentele anterioare ale timpului. Astfel, există o dependență a proprietăților magnetice de magnetizarea anterioară a substanței.
bucla histereză se numește o curbă de schimbare a magnetizării a corpului feromagnetic plasat într-un câmp magnetic exterior, schimbarea câmpului de inducție de la + In / μ0 la - In / μ0 și înapoi. Valoarea + V0 / μ0 corespunde magnetizării de saturație Iν. Pentru a demagneza complet corpul feromagnetic, este necesară schimbarea direcției câmpului exterior. La o anumită valoare a inducției magnetice - B0k, care corespunde cantității B0k / μ0. numita forță coercitivă (retardantă), magnetizarea I a corpului devine zero.
Forța coercitivă și forma buclei histerezis este caracterizată printr-o proprietate feromagnetic pentru a menține magnetizarea rezidual și determinat Utilizată-materialelor feromagnetice pentru diverse scopuri. Feromagnetele cu buclă largă de hipertensiune se numesc materiale magnetice dure (carbon, tungsten, crom, aluminiu-nichel și alte oțeluri). Ele au o forță coercitivă mare și sunt folosite pentru a crea magneți permanenți de diferite forme (benzi, potcoave, săgeți magnetice). Pentru materialele magnetice moi, care au o forță coercitivă mică și o buclă de histerezis îngust, includ fier, aliaje de fier-nichel. Aceste materiale sunt utilizate pentru fabricarea miezurilor de transformatoare, generatoare și alte dispozitive, în condițiile de funcționare a căror magnetizare se inversează în bucle magnetice variabile. Inversarea magnetizării unui feromagnet este legată de rotația regiunilor de magnetizare spontană. Munca necesară pentru acest lucru se face în detrimentul energiei câmpului magnetic extern. Cantitatea de căldură eliberată în timpul remagnetizării este proporțională cu aria buzei de histereză.
La temperaturi sub punctul Curie, orice corp feromagnetic constă din domenii - regiuni mici cu dimensiuni liniare de ordinul 10 -2 - 10 -3 cm, în interiorul cărora există cea mai mare magnetizare, egală cu magnetizarea prin saturație. Domeniile sunt denumite regiuni de magnetizare auto-indusă. În absența unui câmp magnetic extern, vectorii momentelor magnetice ale domeniilor individuale sunt orientați în interiorul feromagnetului complet dezordonat, astfel încât momentul magnetic total al întregului corp este zero (Fig.). Sub influența unui câmp magnetic extern, feromagneții se rotesc de-a lungul câmpului momentelor magnetice ale atomilor sau moleculelor nu individuale, ca în paramagnetice, ci în întreaga regiuni de magnetizare spontană - cupole. Cu o creștere a câmpului exterior, dimensiunile domeniilor magnetizate de-a lungul câmpului exterior cresc datorită diminuării dimensiunilor domeniilor cu alte orientări (care nu coincid cu direcția câmpului extern). Cu un câmp magnetic suficient de puternic, întregul corp feromagnetic este magnetizat. Magnitudinea magnetizării atinge o valoare maximă - are loc o saturație magnetică. În absența unui câmp extern, unele dintre momentele magnetice ale omorâților rămân orientate, ceea ce explică existența magnetizării remanente și posibilitatea de a crea magneți permanenți.
Substanțele paramagnetice se caracterizează prin faptul că sunt magnetizate într-un câmp magnetic extern; Dacă acest câmp este oprit, paramagnetele revin la starea nemagnetizată. Magnetizarea în feromagneți este conservată chiar și după oprirea câmpului extern. În Fig. 2 prezintă o buclă de histerezis tipică pentru un material feromagnetic magnetic dur (cu pierderi mari). Caracterizează dependența ambiguă a magnetizării unui material comandat magnetic de rezistența câmpului de magnetizare. Cu creșterea intensității câmpului magnetic de la punctul inițial (zero), magnetizarea continuă de-a lungul liniei întrerupte 1-2 și valoarea lui m variază în mod substanțial pe măsură ce magnetizarea eșantionului crește. La punctul 2 se atinge saturația, adică Cu o creștere suplimentară a intensității, magnetizarea nu mai crește. Acum, dacă valoarea H reduce treptat la zero, curba B (H) nu trebuie să fie în continuare calea, și trece prin punctul 3, arătând un fel de „memorie“ a materialului „istoria trecut“, de aici numele de „histerezisul“. Evident, o anumită magnetizare reziduală (segmentul 1-3) rămâne în acest caz. După schimbarea direcției câmpului magnetizare pe revers curba B (H) trece la punctul 4, în care segmentul (1) - (4) corespunde forței coercitive, prevenind demagnetizare. O creștere suplimentară a valorilor (-H) duce la o curbă de histerezis în al treilea cadran - secțiunea 4-5. Ca urmare a acestei scăderi a (-H) la zero și apoi crește în valori pozitive H va duce la circuitul bucla histerezis prin punctele 6, 7 și 2.
Fig. 2. LOOP HESTERESIS TIPICAL pentru un material feromagnetic solid magnetic. La punctul 2, se obține o saturație magnetică. Segmentul 1-3 determină inducția magnetică reziduală, iar segmentul 1-4 este forța coercitivă care caracterizează capacitatea eșantionului de a rezista la demagnetizare.
Materiale magnetice dure sunt caracterizate printr-o buclă de histerezis larg care cuprinde o suprafață mare în diagramă și care corespund valorilor mari, deoarece magnetizării remanente (densitatea de flux magnetic) și forța coercitivă. O buclă de histerezis îngust (Figura 3) este caracteristică materialelor moi magnetice - cum ar fi oțelul moale și aliajele speciale cu permeabilitate magnetică mare. Astfel de aliaje au fost create pentru a reduce pierderile de energie cauzate de histerezis. Cele mai multe dintre aceste aliaje speciale, precum și feritele, au o rezistență electrică ridicată, reducând astfel nu numai pierderile magnetice, dar, de asemenea, cauzate electric prin curenți turbionari.
Fig. 3. LOOP HISTERESIS TIPIC pentru un material magnetic moale (de exemplu, fier). Deoarece zona buclei este proporțională cu pierderile de energie, astfel de materiale sunt slab rezistente la demagnetizare și se caracterizează prin pierderi reduse de energie.
Materialele magnetice cu permeabilitate ridicată sunt realizate prin recoacere efectuate la o temperatură de aproximativ 1000 ° C, urmată de temperare (răcire treptată) la temperatura camerei. Prelucrarea mecanică și termică preliminară, precum și absența impurităților din eșantion, sunt foarte importante aici. Pentru miezurile transformatoarelor la începutul secolului XX. Au fost dezvoltate oțeluri silicioase, valoarea căreia a crescut cu creșterea conținutului de siliciu. Între 1915 și 1920 a apărut permalloy (aliaje Ni-Fe) cu o buclă histerezisă îngustă și aproape dreptunghiulară caracteristică pentru ele. valori deosebit de ridicate ale magnetice permeabilitate m, pentru valori mici ale lui H sunt diferite aliaje gipernik (50% Ni, 50% Fe) și mu metal (75% Ni, 18% Fe, 5% Cu, 2% Cr), în timp ce perminvare (45 % Ni, 30% Fe, 25% Co), valoarea lui m este practic constantă pe o gamă largă de variații ale intensității câmpului. Printre materialele magnetice moderne pot fi menționate Supermalloy - aliaj cu permeabilitate magnetică ridicată (conține 79% Ni, 15% Fe, și 5% Mo).
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: