Снятие петли гистерезиса ферромагнетика

Цель работы: снятие петли гистерезиса.

Приборы и принадлежности: установка для получения петли

гистерезиса, источники питания.

Краткая теория Магнитное поле в магнетиках

В магнитном поле всякое тело намагничивается, приобретая магнитный момент .

Отношение этого момента к объему тела называют намагниченностью тела .

= /V.

Намагниченность - векторная величина, она направлена параллельно или антипараллельно внешнему полю.

Отношение намагниченности к индукции внешнего поля В₀ называют магнитной восприимчивостью

 = /B₀ = /₀ H,

где  - безразмерной величиной.

Намагниченное тело, находящееся во внешнем поле, создает собственное поле. Обозначим его индукцию через В_i, а индукцию результирующего поля через В. Для однородных магнетиков В равно алгебраической сумме В₀ и В_i:

B=B₀+B_i

Опыт показывает, что В_i = = ^.B₀, поэтому В=(1+)B₀

Величину  = 1 +  называют магнитной проницаемостью магнетика.

Из последних двух формул получаем

B = ^.B₀ = ^.₀^.H

Магнитные свойства твердых тел

По магнитным свойствам все тела можно разделить на три большие группы: диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.

У диамагнитных тел и не зависит от напряженности внешнего поля и температуры. Диамагнетики выталкиваются из области сильного поля.

У парамагнетиков . Такие тела втягиваются в область сильного поля. Магнитная восприимчивость у парамагнетиков в сильных полях уменьшается. Кроме того, она падает при нагревании. Диамагнетики и парамагнетики являются слабомагнитными веществами. Типичное значение  для диамагнетиков  -10 ^-5 и  < 1.

Диамагнетиками являются висмут, германий, кремний, медь и инертные газы. У парамагнетиков  10 ^-3 и  > 1. К ним относятся платина, натрий, алюминий, кислород.

У ферромагнетиков типичным представителем которых является железо,  >>0,  >>1, но величина  несравненно больше, чем у парамагнетиков. Кроме того,  у них находиться в пределах 10 10 ⁵.

Помимо железа в эту группу входят никель, кобальт, гадолиний и ряд сплавов.

Намагниченность и магнитная индукция ферромагнетика сложным образом зависят от напряженности внешнего магнитного поля. На рис.1 изображены зависимости В и J от Н для железа. С увеличением намагничивающего поля В и J растут быстро, затем рост замедляется и вовсе прекращается. Это состояние называется насыщением ферромагнетика. При приближении к насыщению  стремиться к нулю.

На рис.2 приведена кривая полного цикла перемагничивания ферромагнетика. Намагниченность и индукция зависят не только от поля в данный момент, но и от того, какова была намагниченность в предыдущие моменты времени. Если образец не был предварительно намагничен, зависимость В от Н изобразиться кривой оа.

Е сли в точке а начать уменьшать Н, зависимость В от Н изобразиться кривой аb.

В точке b Н=0, но В  о. Изменение В отстает от Н. Ордината (о-b) представляет собой остаточное намагничивание или остаточную индукцию. Для её уничтожения требуется приложить поле в обратном направлении, величина которого (абсцисса о-с) называется коэрцитивной силой. В точке d образец намагничен до насыщения, но в обратном направлении. Уменьшая магнитное поле до нуля и опять увеличивая его до насыщения (участок кривой def), получаем замкнутую кривую abcdef , которая называется петлей гистерезиса.

В зависимости от формы и площади петли гистерезиса ферромагнитные материалы разделяют на "мягкие" и "жесткие" (см. рис. 3 и 4). Магнитомягкие материалы применяются для изготовления сердечников электрических машин, магнитотвердые материалы - для изготовления постоянных магнитов.

М агнитные свойства ферромагнетиков сильно зависят от температуры - с нагреванием χ и μ уменьшаются. Для каждого ферромагнетика существует такая температура θ, при которой он утрачивает свои ферромагнитные свойства. Эта температура называется точкой Кюри. Выше этой точки ферромагнетик превращается в парамагнетик.