Separarea substanțelor diamagnetice, paramagnetice și materiale feromagnetice este în mare măsură convențională în natură, adică. K. Primele două tipuri de substanțe diferite în proprietăți magnetice de la un vid mai mic de 0,05%. În practică, toate materialele sunt de obicei împărțite într-o feromagnetic (feromagnetic) și non-feromagnetic, pentru care permeabilitatea magnetică relativă pot fi adoptate 1.0.
Pentru materialele feromagnetice includ fier, cobalt, nichel și aliaje ale acestora. Ei au o permeabilitate magnetică mai mare decât permeabilitatea mai multor mii de ori. De aceea, toate dispozitivele electrice care utilizează câmpuri magnetice pentru conversia puterii este necesară pentru a avea componente realizate din material feromagnetic și care sunt destinate pentru transportul fluxului magnetic. Astfel de elemente sunt numite miezuri magnetice.
În plus față de materialele cu permeabilitate ridicată feromagnetic magnetice au o dependență puternic neliniară B exprimată prin inducție magnetică de H. intensitatea câmpului și în relație de inversare între B și H devine ambiguă. Funcția B (H) au o semnificație specială, adică. K. Numai ele pot fi utilizate pentru a investiga procese în circuitele electromagnetice care conțin elemente în care fluxul magnetic trece în mediul feromagnetic. Aceste funcții sunt de două tipuri: curbele de magnetizare și bucle histerezis.
Luați în considerare procesul de inversare de magnetizare a unui feromagnet. Să presupunem că inițial a fost complet demagnetizat. În primul rând de inducție crește rapid, datorită faptului că dipoli magnetice orientate de-a lungul liniilor de câmp, adăugând un flux spre exterior. Apoi, creșterea încetinește pe măsură ce numărul de dipoli neorientat este redusă și, în cele din urmă, atunci când aproape toate dintre ele sunt orientate spre inducerea câmpului extern, creșterea se oprește și saturație are loc.
Dacă în procesul de a aduce puterea câmpului de magnetizare la o anumită valoare și apoi începe să scadă, scăderea de inducție va fi mai lentă decât atunci când curba de noi si de magnetizare va fi diferit de original. Variația inducției prin creșterea intensității câmpului pentru pre complet demagnetized curba substanță nazyvaetsyanachalnoy magnetizare. Fig. 1 este reprezentat prin linia groasă.
După câțiva ani (aproximativ 10) cicluri de tensiuni se modifică de la pozitiv la negativ maximă relație valorile B = f (H) și începe repeta câștig formă caracteristică curbă închisă simetrică numită buclă de histerezis. Numita histerezis modificări de inducție lag ale câmpului magnetic. Caracteristica de histerezis, în general, pentru toate procesele în care o dependență a unei cantități de valoarea celuilalt, nu numai în curent, dar în starea anterioară, și anume, B2 = f (H2, H1) - unde H2 si H1 - respectiv valorile curente și anterioare de tensiune.
Buclele de histereză pot fi obținute la diferite valori ale intensității maxime a câmpului extern Hm. Locul geometric al punctelor de cicluri de picuri simetrice nazyvaetsyaosnovnoy curba de histerezis magnetizare. Curba de magnetizare Rezumat practic coincide cu curba inițială.
buclă histerezis Symmetrical obținută atunci când o rezistență maximă a câmpului Hm (Fig. 2), care corespunde saturării materialului feromagnetic, numit un ciclu limită.
Pentru a limita ciclul este setat ca valorile Br inducție la H = 0, ceea ce se numește inducție reziduală. și valoarea Hc când B = 0, numită forța coercitivă. Coercitivitate (holding) forță arată ce intensitatea câmpului extern trebuie atașat la materialul pentru a reduce inducerea reziduală la zero.
Forma și punctele caracteristice ale ciclului limită se determină proprietățile feromagnetice. Substanțe cu o inducție reziduală ridicată, forța coercitivă și zona buclei histerezis (Curba 1 din Fig. 3) sunt denumite magnitnotverdymi. Acestea sunt utilizate pentru fabricarea de magneți permanenți. Substanțele cu o inducție reziduală scăzută și zona buclei histerezis se numește magnetic moale și sunt utilizate pentru fabricarea miezurilor de dispozitive electrice, în special de lucru cu un flux magnetic alternativ.
Atunci când inversarea feromagnet în aceasta conversia ireversibilă a energiei în căldură.
Lăsați câmpul magnetic produs de o bobină prin care curge i curent. Apoi, activitatea sursei de alimentare de lichidare cheltuite pentru schimbarea elementară în fluxul magnetic este
.
de lucru complet pe unitatea de volum magnetizare inversare a substanței este determinată ca o parte integrantă peste conturul buclei histerezis
.
circuit de integrare poate fi împărțit în două porțiuni corespunzătoare unei schimbări de inducție - Bm și Bm pentru a schimba de la Bm - Bm. Integralelor în aceste zone corespund zonelor umbrite din Fig. 4 a) și b). Fiecare parcelă corespunde unei părți a zonei de lucru mecanic negativ și după scăderea-l din partea pozitivă obținem pentru ambele secțiuni ale zonei delimitate de curba ciclului de histerezis (fig. 4)).
Notând energia pe unitatea de volum de material depus pe inversare pentru un ciclu complet simetric prin W'h = A „obținem
.
Există relație empirică de calcul a pierderii specifice de energie la inversarea
,
Fenomenul de histerezis și a pierderii de energie poate fi explicat prin ipoteza magneților elementare. magneți elementari în materialul sunt particule care au un moment magnetic. Acest câmp magnetic se pot roti pe orbite ale electronilor și momentele lor de spin magnetice. Acesta din urmă joacă rolul cel mai important în fenomenele magnetice.
La temperatura normală a materialului feromagnetic este format din magnetizate spontan într-o anumită direcție regiuni (domenii) în care magneții elementare sunt aranjate aproape paralele între ele și sunt ținute în această poziție de către forțele magnetice și interacțiunea electrică.
Câmpurile magnetice ale regiunilor individuale nu se găsesc în spațiul cosmic, t. Pentru a. Toți sunt magnetizate în direcții diferite. Intensitatea domeniilor J magnetizării spontane depinde de temperatură și zero absolut este intensitatea completă saturație. mișcare termică și distruge structura ordonată la o anumită temperatură , caracteristică substanței, un aranjament ordonat este complet distrus. Această temperatură se numește punctul Curie. Deasupra punctului substanța Curie are proprietăți paramagnet.
Sub influența câmpului extern agenților de condiție poate varia în două moduri. Magnetizarea poate fi modificat fie prin domeniu reorientarea sau împingerii granițelor lor spre regiune cu o componentă mai redusă a magnetizării coincide cu direcția câmpului extern. Deplasarea limitelor domeniului este angajat reversibil până la o anumită limită, după care unele sau toate din zona reorientată permanent. In timp ce domeniul hopping rapid Reorientarea creează curenți turbionari, provocând pierderi de energie în timpul inversare.
Studiile arată că a doua metodă de schimbare a caracteristicii orientare a porțiunii abruptă a curbei de magnetizare, iar prima - porțiunea regiunii de saturație.
După reducerea intensității câmpului magnetic extern la zero domenii stochează o parte noua direcție preferențială de magnetizare, care se manifestă ca magnetizare rezidual.
Paramagnetic și diamagnetic într-un câmp magnetic
densități de curent microscopică materialul magnetizat este extrem de complexă și foarte variabilă chiar și în termen de un atom. Dar, în multe probleme practice, astfel încât o descriere detaliată este inutilă, și suntem interesați în domeniul mediu magnetic creat de un număr mare de atomi.
Așa cum am spus, magneți pot fi împărțite în trei grupe principale: diamagnetice, paramagnetice și materiale feromagnetice.
Diamagnetismul (din dia greacă -. Divergența și magnetism) - proprietate substanțe magnetizate spre câmpul magnetic aplicat.
Diamagnetikaminazyvayutsya substanță a cărei magnetic momente de atomi în absența unui câmp extern este egal cu zero, adică. K. Momentele magnetice ale electronilor reciproc atom compensata (de exemplu, gazele inerte, hidrogen, azot, NaCI, etc.).
Atunci când se face o substanță diamagnetic într-un câmp magnetic al atomilor săi dobândesc induse momentelor magnetice. Intr-un volum mic diamagnetic izotrop induse Av momentele magnetice ale atomilor și același vector napravlenyprotivopolozhno.
vector magnetizarea diamagnetic este: