1.8. Магнитострикционная деформация

Обратимое изменение формы и размеров образца при переходе ферромагнетика через точку Кюри при отсутствии внешнего поля (самопроизвольная магнитострикция) и при воздействии внешнего поля на ферромагнетик при Т < Т_к называют магнитострикционной деформацией. Сумму энергий Е кристаллографической магнитной анизотропии и магнитоупругой Е в результате магнитострикции называют энергией магнитной анизотропии.

1.9. Магнитная проницаемость

В технике используется несколько десятков видов магнитной проницаемости, используя конкретные значения В и H.

Абсолютная проницаемость μ_а=B/H.

Относительная проницаемость μ=1/μ₀ • B/H.

Зависимость μ=F(H) показана на рис. 1.9 б. Начальная μ_нач и максимальная μ_макс проницаемости являются частными случаями нормальной проницаемости (слово "нормальная" принято опускать)

(1.4)

рис. 1.9 б

При одновременном воздействии на магнитный материал постоянного H₀ и переменного Н_~ магнитных полей и, обычно, при условии Н_~ << H₀, вводят понятие дифференциальной проницаемости μ_диф.

Зависимость μ=F(T). Характер этой зависимости различен в слабых, средних и сильных полях. Для μ_нач при температуре Т несколько ниже T_к наблюдается четко выраженный максимум (рис. 1.10). Н₁ на рис. соответствует μ_нач, Н₄ - области насыщения. Возрастание μ_нач объясняют тем, что при нагревании облегчается смещение доменных границ и поворот векторов намагниченности доменов, главным образом из-за уменьшения констант магнитострикции и магнитной анизотропии. Уменьшение μ_нач при высоких температурах связывается с резким уменьшением спонтанной намагниченности доменов.

рис. 1.10

1.10. Потери в магнитных материалах

В переменных полях площадь петли гистерезиса увеличивается за счет потерь на гистерезис Р_Г, потерь на вихревые токи Р_В и дополнительных потерь Р_Д. Такая петля гистерезиса называется динамической, а суммарные потери полными или суммарными.

Потери на гистерезис, отнесенные к единице объема материала (удельные потери)

(1.5)

При перемагничивании с частотой f (Гц)

(1.6)

где γ - плотность материала, кг/м³

Потери на вихревые токи для листового образца

(1.7)

где В_max - амплитуда магнитной индукции, Тл; f - частота переменного тока, Гц; d - толщина листа, м; γ - плотность, кг/м³; ρ - удельное электросопротивление, Ом•м.

Дополнительные потери или потери на магнитную вязкость (магнитное последействие) обычно находят как разность между полными потерями и суммой потерь на гистерезис и вихревые токи

P_Д = P - (P_Г + P_В)    (1.8)

Магнитная вязкость зависит от времени действия магнитного поля. При включении поля Н она быстро достигает значения J₁, а затем со временем возрастает в соответствии с формулой

J_n(t) = J_n0(1-e^-t/τo)     (1.9)

где Jn0 - намагниченность при ; τ - время релаксации.

На рис. 1.11 показана зависимость напряженности магнитного поля и намагниченности от времени действия магнитного поля.

рис. 1.11

В магнитотвердых магнитных материалах время магнитной релаксации может достигать нескольких минут. Такое явление называют сверхвязкостью.

Тангенс угла магнитных потерь часто используют для характеристики работы магнитных материалов в переменных полях. Его можно выразить через параметры эквивалентной схемы, показанной на рис. 1.12.

рис. 1.12

Эквивалентную схему замещения катушки с сердечником из магнитного материала можно представить в виде последовательной схемы из индуктивности и активного сопротивления. Пренебрегая собственной емкостью и сопротивлением обмотки катушки получим

tgδ_μ = r/(ω L)    (1.10)

В этом случае активную мощность можно подсчитать по формуле

P_a = I² ω L tgδ_μ    (1.11)

Величину, обратную tgδ, называют добротностью сердечника.