Будова та властивості феромагнетиків.
Отже, під час намагнічування парамагнетиків їхнє власне (внутрішнє) магнітне поле підсилює зовнішнє поле, але незначною мірою, оскільки магнітна проникність парамагнетиків істотно не відрізняється від одиниці. Однак існує ряд важливих для техніки речовин, здатних намагнічуватися дуже сильно. Вони дістали назву феромагнетиків. Магнітна проникність більшості феромагнетиків за звичайних температур вимірюється сотнями й тисячами одиниць, а деяких спеціально виготовлених феромагнетиків може досягати 1 мільйона. Це означає, що у феромагнетиках внутрішнє магнітне поле може в сотні й тисячі разів перевищувати зовнішнє магнітне поле. Наприклад, якщо в котушку вставити стальне осердя, за такої самої сили струму в котушці магнітна індукція поля зростає в сотні разів.
До феромагнетиків, крім заліза, належать нікель, кобальт, гадоліній, деякі сплави і хімічні сполуки.
Магнітний гістерезис.
Феромагнетики мають ще ряд властивостей, які істотно відрізняють їх від діа- і парамагнетиків. Характерною особливістю феромагнетиків є складна залежність індукції внутрішнього поля намагніченого феромагнетику від напруженості зовнішнього поля намагнічуючих струмів.
Виготовимо осердя з розмагніченого феромагнетику у формі тороїда з малим поперечним проміжком (зазором) і обмотаємо його рівномірно провідником . Змінюючи силу струму в обмотці, змінюватимемо напруженість намагнічуючого поля Но. Індукцію магнітного поля вимірюватимемо в зазорі.
С
початку
індукція магнітного поля у феромагнетику
зростає разом зі збільшенням напруженості
намагнічуючого поля Но. Дальше зростання
індукції намагнічуючого поля веде до
збільшення індукції поля у феромагнетику,
індукція зберігає постійне значення,
яке називається намагніченістю
насичення.
Зменшуючи силу струму в обмотці, ми зменшуватимемо напруженість намагнічуючого поля Н0 і тим самим індукцію поля у феромагнетику. При цьому побачимо, що індукція поля в осерді у процесі його розмагнічування залишається весь час більшою, ніж у процесі намагнічування. Коли сила струму в обмотці стане рівною нулеві, зникне і намагнічуюче поле. Однак осердя збереже залишкову намагніченість —залишкову індукцію Вr
Щоб повністю розмагнітити феромагнітне осердя, треба через обмотку пропустити струм протилежного напряму і тим самим створити магнітне поле з протилежно напрямленою індукцією. Значення індукції Вс, за якої осердя розмагнічується, називається коерцетивною силою.
Якщо далі збільшувати силу струму в обмотці, процес намагнічування повториться до насичення. Потім можна повторити процес розмагнічування, і ми дістанемо замкнуту криву.
Таким чином, видно, що під час намагнічування і розмагнічування феромагнітного осердя індукція В ніби відстає від В0 . Це явище відставання В від В0 називається явищем гістерезису (це слово і означає “відставання”). Завдяки цьому явищу і утворюється залишкова індукція. Замкнута крива називається петлею гістерезису. Чим більша коерцетивна сила, тим важче розмагнітити магніт. Для сильного постійного магніту потрібно, щоб залишкова індукція Вr була великою. У феромагнетиків, у яких петля гістерезису вузька, коерцетивна сила мала. Вони легко намагнічуються і розмагнічуються. Ці магнітні матеріали називають магнітом'якими. Їх застосовують у таких приладах і пристроях, де феромагнетики часто перемагнічуються (електричні генератори, двигуни, трансформатори тощо). Магнітом'якими матеріалами є, наприклад, чисте залізо, в якого коерцетивна сила близько 10-4 Тл, пермалой (сплав із 78 % нікелю і 22 % заліза), з коерцетивною силою близько 5 • 10-6 Тл тощо.
У феромагнетиків, у яких петля гістерезису широка, коерцетивна сила велика, і їх використовують для виготовлення постійних магнітів.Речовини з широкою петлею гістерезису називають магнітожорсткими, або висококоерцетивними матеріалами. Так, висококоерцетивний сплав магніко (сплав заліза, нікелю, кобальту, алюмінію і міді) має коерцетивну силу 0,07 Тл і залишкову індукцію 1,3 Тл.