Основные характеристики ферромагнетиков

Характерным свойством ферромагнитного состояния вещества является наличие спонтанной намагниченности без приложения внешнего магнитного поля. Однако магнитный поток такого тела будет равен нулю, так как направление магнитных моментов отдельных доменов различно (доменная структура с замкнутой магнитной цепью).

Степень намагничивания вещества характеризуют величиной намагниченности, или интенсивности намагничивания (J), которая определяется как предел отношения результирующего магнитного момента Σm, отнесенного к объему вещества (V), когда объем стремится к нулю

.                                       (4.2)

Если поместить вещество во внешнее магнитное поле с напряженностью Н, то соотношение между J и Н будет

 

J = 4 πχH ,                                             (4.3)

 

где χ – магнитная вязкость.

Относительная магнитная проницаемость μ зависит от χ:

 

μ = 1 + 4 πχ .                                        (4.4)

 

Интенсивность намагничивания можно определить, зная μ:

 

μ= 1+ .                                           (4.5)

 

В общем, магнитное поле в ферромагнетике создается как сумма двух составляющих: внешней, создаваемой напряженностью внешнего магнитного поля Н, и внутренней, создаваемой намагниченностью (J).

Суммарное магнитное поле характеризуется магнитной индукцией В:

 

B = μ ₀ ( H + J ),                                     (4.6)

 

где μ ₀ – магнитная постоянная (магнитная проницаемость вакуума)

 

μ ₀ = 4 π ∙10^-7, Г/м.                                          (4.7)

 

Выражая значение J через χ, а затем и μ, получим:

 

B = μ ₀ H (1 + 4 πχ ) или B = μ ₀ μH .                (4.8)

 

Абсолютная величина магнитной проницаемости

 

μ _абс = μ ₀ ∙ μ .                                           (4.9)

 

Окончательная формула для магнитной индукции В

 

B = μ _абс H .                                            (4.10)

 

Процесс намагничивания ферромагнитного материала под влиянием внешнего магнитного поля заключается в следующем:

· рост доменов, магнитные моменты которых близки по направлению с внешним полем, и уменьшением других доменов;

· ориентация магнитных моментов всех доменов в направлении внешнего поля.

Процесс намагничивания характеризуется для каждого ферромагнетика своей основной кривой намагничивания В = f(Н).

Магнитная проницаемость μ в процессе намагничивания тоже изменяется (рис. 4.2).

 

Рис. 4.2. Кривые намагниченности (В = f(Н))

и магнитной проницаемости (μ = f(Н))

 

Магнитная проницаемость μ при напряженности Н, близкой к нулю, называется начальной (участок 1), а при переходе материала к насыщению она будет принимать максимальное значение (2), с дальнейшим увеличением Н магнитная проницаемость (μ) уменьшается (участки
3 и 4).

При циклическом намагничивании ферромагнетика кривые намагничивания и размагничивания образуют петлю гистерезиса. Петлю гистерезиса, полученную при условии насыщения материала, называют предельной. По петле гистерезиса, изображенной, например, на экране осциллографа, можно получить довольно полную информацию об основных магнитных параметрах материала (рис. 4.3).

Рис. 4.3. Петля гистерезиса

Основными параметрами являются:

1) остаточная индукция, после снятия напряженности поля – Вr;

2) коэрцитивная сила Нс – напряженность, которую нужно приложить к образцу, чтобы снять остаточную индукцию;

3) максимальная индукция B_max, которая достигается при полном насыщении образца;

4) удельные потери на гистерезис за один цикл перемагничивания, которые характеризуются площадью, охватываемой петлей гистерезиса.

Остальные магнитные параметры материала, а также потери на перемагничивание (гистерезис), на вихревые токи, энергию в зазоре (для постоянного магнита) можно рассчитать по формулам, которые были приведены выше и будут приведены в дальнейшем.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Чему равен суммарный магнитный поток у намагниченного ферромагнетика?

2. Как можно определить интенсивность намагничивания ферромагнетика, зная его относительную магнитную проницаемость?

3. Какую информацию о параметрах магнитного материала можно получить, имея его предельную гистерезисную петлю?

4. Как ведет себя магнитная проницаемость материала при изменении внешнего магнитного поля?

5. Что собой представляет основная кривая намагничивания?

 

⇐ Предыдущая891011121314151617Следующая ⇒

Поделиться: