3.18. Кривая намагничивания ферромагнетиков

Кривая намагничивания ферромагнетика для оси легкого намагничивания разбивается на следующие области (рис.237).

Рис.237

I – область обратимого смещения доменной границы (д.г.);

II – области необратимого смещения д.г.;

III – область обратимого вращения вектора намагниченности;

IV – области технического насыщения намагниченности.

Рассмотрим какие процессы происходят в этих областях. Для этого в качестве примера рассмотрим двух доменный ферромагнетик.

Вначале, когда H=0 расположение доменной границы (д.г.) имеет вид (рис. 238а).

Рис.238

Под действием поля Н д.г. смещается и при достижении H=Н₁, граница останавливается (рис.238б). Намагниченность . Если уберем поле (Н=0), то граница возвращается в первоначальное положение (рис.238в) и J=0.

Во второй области под действием поля H наблюдается скачкообразное смещение д.г. (скачки Баркгаузена) из-за наличия потенциального барьера, обуслов-

Рис.239

ленного наличием дефектов, дислокации. Поэтому после достижения поля H=Н₂

(рис.239б) и затем уменьшением Н до нуля, то д.г. не возвращается в первона

Рис.240

чальное состояние (рис.239в).

Скачки Баркгаузена можно наблюдать экспериментально.

В третьей области под действием поля при ферромагнетик становится монодоменным, т.е. левый домен «съедает» правый. Вектор намагниченности монодомена ориентируется под углом относительно поля H (рис.240б).

Рис.241

При достижении поля H=Н₃ вектор намагниченности почти ориентируется параллельно полю (рис.240в) и при уменьшении поля до вектор возвращается в первоначальное положение (рис.240г), т.е. наблюдается обратимое вращение вектора .

В четвертой области при H>H₃ вектор намагниченности становится параллельно полю Н и поэтому нет увеличения намагниченности, т.е. наблюдается насыщения намагниченности (рис.241б).

3.2.11. Полная потеря энергии при перемагничивании ферромагнетика

При перемагничивании ферромагнетика происходит потери энергии (мощности) за счет гистерезиса, вихревых токов и колебаний дислокации. Полные потери энергии (мощности) на 1 м³ определяются формулой

(549)

в единицах Вт/м³.

Потери на гистерезис:

, (550)

где n = 1,6 – 2; - частота изменения гистерезиса; - максимальная магнитная индукция; V – объем ферромагнетика; - коэффициент.

Формулу (550) можно записать в простейшем виде

, (551)

где S – площадь петли гистерезиса, k – коэффициент пропорциональности.

Потери на вихревые токи (токи Фуко) определяется

, (552)

где - коэффициент.

Для электротехнической стали (552) определяется формулой

, (553)

где - удельное сопротивление; D – плотность вещества; d – толщина листа стали; k – коэффициент кривой магнитной индукции.

Дополнительная потеря за счет колебаний дислокаций и магнитной вязкости определяется формулой

(554)

где – коэффициент.

Поэтому при использовании магнитных материалов нужно учесть полные потери энергии.