Магнитните свойства на материала

5) диамагнитно и парамагнитен в магнитно поле.

6) Позоваването.

Класификацията на веществата върху магнитните свойства

След реакция, външното магнитно поле, както и естеството на вътрешния магнитен подреждането на всички вещества в природата могат да бъдат разделени в пет групи: диамагнитната, парамагнитни, феромагнитни, antiferromagnetic и феримагнитни. Изброените видове магнити отговарят на пет различни магнитни състояния на материята: диамагнетизъм, парамагнетизъм, феромагнетизъм, ferrimagnetism и antiferromagnetism.

За провеждане диамагнитната вещества в която магнитна възприемчивост е отрицателно и е независима от интензивността на външно магнитно поле. Чрез диамагнитната включват инертни газове, водород, азот, много течности (вода, масло и неговите производни), редица метали (мед, сребро, злато, цинк, живак, галий, и т.н.), голямата част от полупроводници (силиций, германий, AZ В5 съединение . А2 В6) и органични съединения на алкален халид кристали, неорганични очила и т.н. са всички диамагнитната вещества с ковалентна химическа връзка и вещества в състояние на свръхпроводящ.

Чрез paramagnet включва вещества с положителен магнитна възприемчивост, която не зависи от интензивността на външно магнитно поле. Някои от парамагнитни материали включват кислород, азотен окис, алкални и алкалоземни метали, някои преходни метални соли на желязо, кобалт, никел и редкоземни елементи.

За феромагнитни материали включват вещества с високо положително магнитна възприемчивост (10 6), която е силно зависима от магнитен напрегнатостта на полето и температурата.

Има antiferromagnetic вещества в която температура под антипаралелен ориентация настъпва спонтанно елементарни магнитен момент на други атоми или йони на кристалната решетка. При нагряване antiferromagnet претърпява фазов преход на парамагнитен състояние. Antiferromagnetism открити от хром, манган и някои редки земни елементи (CE, Nd, Sm, Тт и т.н.). Типични antiferromagnetic протозои са химични съединения на основата на преходни метали тип оксиди, халогениди, сулфиди, карбонати и т.н.

Чрез ferrimagnets включват вещества, чиито магнитни свойства са причинени от некомпенсирано antiferromagnetism. Както ferromagnets те притежават висока магнитна възприемчивост, който е по същество независима от магнитен напрегнатостта на полето и температурата. Заедно с това ferrimagnets характеризират и редица съществени разлики от феромагнитни материали.

Феримагнитни свойства, притежавани от някои метални сплави подредени, но главно - различни оксид съединения, сред които най-практически интерес са ферити.

Класификация на магнитни материали

Използва се в областта на електрониката, магнитни материали се разделят на две основни групи: твърд магнитен и магнитно мек. В отделна група от изолирани материали за специални цели.

Чрез магнитно включват материали с високо принудителна сила Hc. Те remagnetized само в много силни магнитни полета и се използва за направата на постоянни магнити.

За да включват меки магнитни материали с ниска коерцитивност и висока пропускливост. Те имат способността да се намагнитват до насищане при ниски магнитни полета, характеризираща се с тесен хистерезисна крива и ниски загуби магнитни обръщане. Меки магнитни материали се използват главно за различни магнитни ядра: сърцевини, трансформатори, електромагнити, магнитни системи за електрически уреди и др ...

Меки магнитни материали обикновено се считат в която HC <800 А/м, а магнитотвердыми - с Нс> 4 кА / м. Трябва да се отбележи, обаче, че най-добрият лек магнитен корцетивност материал може да бъде по-малко от 1 A ​​/ м, а най-добрите твърди магнитни материали, превишава 500 кА / m. Мащабът на приложение в електрониката материали, включително материали със специално предназначение трябва да се направи с правоъгълна хистерезисна крива (БКП) за микровълнова ферит гама от устройства и магнитнострикционни материали.

Във всяка група, разделението на магнитни материали за родовете и видовете отразява различията в тяхната структура и химически състав отчита технологичните особености и някои специфични свойства.

Свойства на магнитен материал, определени от формата на кривата на намагнитване и хистерезисната крива. Меки магнитни материали се използват за получаване на високи стойности на потока. Магнитния поток е ограничена от магнитно насищане на материала, но тъй като основното изискване за магнитни материали с високо електрическо и електроника е висока индукция на насищане. Свойствата на магнитни материали зависи от техния химичен състав, чистотата на изходните суровини и технология на производство. В зависимост от технологията на суровини и производство магнитни материали са разделени в три групи: Монолитна метални материали, метален прах материали (магнитно) и оксид магнитни материали, наричани накратко ферити.

Основни изисквания за материали

Освен висока магнитна проницаемост и ниско коерцитивната сила магнитни материали трябва да имат висока индукция на насищане, т.е. прескачане максималната магнитния поток през дадена площ на напречното сечение на магнитната верига. Това изискване дава възможност да се намали размера и теглото на магнитната система.

Магнитният материал, използван в променливите области трябва да има възможно по-малък цикличен загуба на намагнитване, които се състоят главно от загуба на хистерезис и вихрови токове.

За да се намалят загубите от вихрови токове в трансформаторите, избрани магнитни материали с високо съпротивление. Обикновено, магнитни ядра бяха събрани от индивид изолирани един от друг чрез тънки листове. Широко използвани лента ядра навити от тънка ивица с interturn изолация, изолационната лак. К лист и лентови материали трябва да имат висока еластичност, което се улеснява чрез производството на тези процеси.

Важно изискване за меки магнитни материали е да се поддържа стабилността на техните свойства, както по време и по отношение на външни влияния, като например температура и механични напрежения. От всички магнитни характеристики на най-големите промени в работата на материала са изложени на магнитната проницаемост (особено в слаби полета) и принудителна сила.

Ferromagnets.

Разделяне на веществата диамагнитно парамагнитни и феромагнитни материали е до голяма степен условно, тъй като първите два вида вещества, различни от магнитни свойства от вакуум от по-малко от 0.05%. На практика, всички материали обикновено са разделени в феромагнитен (феромагнитен) и не-феромагнитен, за които относителна магнитна проницаемост м могат да се приемат от 1.0.

За феромагнитни материали включва желязо, кобалт, никел и техните сплави. Те имат магнитна проницаемост по-голяма от пропускливостта на няколко хиляди пъти. Ето защо, всички електрически устройства, които използват магнитни полета за преобразуване на енергията се изисква да имат компоненти, изработени от феромагнитен материал и са предназначени за извършване на магнитния поток. Тези елементи се наричат ​​магнитни ядра.

В допълнение към високи магнитна проницаемост феромагнитни материали имат силно нелинейна зависимост от B изразена чрез индукция на магнитното поле интензивност H. и обръщане връзка между В и Н става неясен. Функция B (Н) са от особено значение, тъй като само те могат да бъдат използвани за проучване процеси в електромагнитни вериги, съдържащи елементи, при което магнитния поток преминава в феромагнитен среда. Тези функции са два вида: кривите на намагнитване и хистерезисни цикли.

Помислете за процеса на намагнитване обръщане на феромагнити. Да предположим, че първоначално тя е напълно демагнитизират. Първо индукция се увеличава бързо се дължи на факта, че магнитните диполи ориентирани по линиите на полето, добавяйки поток навън. След растеж се забавя, тъй като количеството на неориентирани диполи намалява и накрая, когато почти всички от тях се ръководи от външното поле индуцира растеж спира и насищане настъпва (фиг. 1).

Ако в процеса на привеждане на намагнетизиране напрегнатост на полето до определена стойност и след това да започне да намалява, намаляването на индукция ще бъде по-бавно, отколкото при нови и намагнитване крива ще бъде различен от оригинала. Вариант на индукция чрез увеличаване на интензивността на полето за предварително напълно размагнити вещество, наречено първоначалната крива на намагнитване. Фиг. 1 е показано от дебела линия.

След няколко (около 10) цикли на промени напрежение от положителната към отрицателната максималната стойности връзка В = е (Н) и започва повтаря печалба характерна форма симетрична затворена крива нарича хистерезисната крива. Наречен хистерезис индукционни лаг промяна на магнитното поле. характеристика Хистерезисната като цяло за всички процеси, при които зависимостта на количество от стойността на другия, не само в настоящата ситуация, но в предишното състояние, т.е. В2 = F (Н2, H1) -, където Н2 и Н1 - съответно настоящи и предишни стойности на напрежението.

бримки хистерезис могат да бъдат получени при различни стойности на максималния интензитет на външното поле Hm (фиг. 2). Мястото на точки на симетрични върхове хистерезисни цикли, наречени основен намагнитване крива. крива Обобщение намагнитване на практика съвпада с първоначалната крива.

Symmetrical хистерезисна крива, получена при максимална сила на полето Hm (фиг. 2), съответстващ на феромагнитен насищане. Тя се нарича граница цикъл.

За да се ограничи цикъл се определя като стойностите на Br индукция на H = 0, който се нарича остатъчна индукция. и Hc стойност, когато В = 0, наречен коерцитивната сила. Коерцитивност (задържане) сила показва какво интензивността на външното поле трябва да бъде прикрепен към материала за намаляване на остатъчната индукция на нула.

Формата и характерните точки на граничната цикъл се определя феромагнитни свойства. Вещества с висока остатъчна индукция, коерцитивната сила и областта на хистерезисната крива (крива 1 на фиг. 3) са посочени magnitnotverdymi. Те се използват за производството на постоянни магнити. Веществата с ниска остатъчна индукция и областта на контура на хистерезис (крива 2 на фиг. 3), наречени магнитно меки и се използват за производството на сърцевини на електрически устройства, по-специално обработка с променлив магнитен поток.

При обръщане феромагнит него необратимо преобразуване на енергия в топлина.

Нека на магнитното поле, произведени от бобина, през която Този ток тече. След това работата на намотката на източника на захранване, прекарано на елементарни промяна в магнитния поток е

Графично, тази работа представлява областта на елементарните лентите на хистерезисната крива (Фиг. 4а)).

Пълна работа на обема на намагнитване обръщане единица на веществото е решена като неразделна над контура на хистерезисната крива

интегриране верига може да бъде разделена на две части, съответстващи на промяна в индуцирането на -Bm да Bm и Bm да се промени от -Bm. Интеграли в тези области съответстват на щрихованите области на фиг. 4 а) и б). Всеки парцел съответства на част от площта на отрицателна работа и след това изваждане от положителната част ние получаваме за двете части на областта, ограничена от кривата на хистерезисната крива (фиг. 4)).

Обозначаващ енергия за единица обем от материал, изразходвано за обръщане за един пълен цикъл симетрично чрез W'h = А "ние получаваме

Съществуват емпирични отношения за изчисляване на специфичната загуба на енергия при обръщането

където ч - коефициент, зависещ от веществото; Bm - максимална индукция; п - показател, който зависи от получените и обикновено Вт

Феноменът на хистерезис и свързаните с това загуби на енергия да може да се обясни с хипотезата на елементарните магнити. Начални магнити в материала са частици с магнитен момент. Това магнитно поле може да се върти на орбитите на електроните и техните спинови магнитни моменти. Последният играе най-важната роля в магнитните явления.

При нормална температура на феромагнитен материал се състои от спонтанно намагнетизирана в определена посока региони (домейни), в която елементарните магнити са разположени почти успоредно един на друг и се провеждат в тази позиция чрез магнитни сили и електрическата взаимодействието.

Магнитните полета на отделните региони, не са намерени във външното пространство, тъй като те се намагнитват в различни посоки. Интензивността на спонтанни намагнитване J домени зависи от температурата и абсолютна нула е пълна интензивност насищане. Термично движение разрушава подредена структура, при определена температура и в. характеристика на веществото, поръчаната режим е напълно унищожени. Тази температура се нарича точката на Кюри. Над точка вещество на Кюри има свойства paramagnet.

Под влияние на външното поле състояние агенти могат да се различават по два начина. Намагнитването може да бъде променена чрез домейн преориентиране или от отклонението на техните граници към региона с по-малък елемент на намагнитване съвпада с посоката на външното поле. Преместването на доменните граници се ангажира обратим до определен лимит, след който някои или всички от района постоянно се преориентираха. Докато бързо подскача домейн преориентиране създава вихрови токове, което води до загуба на енергия по време на обръщане.

Проучванията показват, че вторият метод за промяна на характеристиката ориентация на стръмната част на кривата на намагнитване, и първата - част на региона на насищане.

След намаляване на интензитета на външното магнитно поле до нула домейни част магазина новия преференциален посоката на намагнитване, която се проявява като остатъчната намагнитване.

Парамагнитен и диамагнитно в магнитно поле

Микроскопски плътности на тока в магнитни материал е изключително сложни и силно променливи дори в рамките на един атом. Но в много практически проблеми, така и подробно описание не е необходимо, и ние се интересуваме от средната магнитно поле, създадено от голям брой атоми.

Както казахме, магнити могат да се разделят на три основни групи: диамагнитно, парамагнитен и феромагнитни материали.

Диамагнетизъм (от гръцки DIA -. Различие и магнетизъм) - собственост магнитни вещества към приложеното магнитно поле.

Diamagnetikaminazyvayutsya вещество, магнитните моменти от атоми, която при липса на външното поле е нула, защото всички магнитен момент на електроните взаимно компенсирани атом (например, инертни газове, водород, азот, разтвор на натриев хлорид, и т.н.).

Когато правите диамагнитно вещество в магнитно поле на неговите атоми придобиват предизвикана магнитни моменти. В рамките на малък обем # 916; V изотропно диамагнитно предизвикана магнитни моменти

Всички атоми са идентични и противоположно насочено вектор

диамагнитната намагнитване вектор е: