Классификация магнитных материалов

Абсолютной магнитной проницаемостью характеризует влияние материала на магнитное поле

где В – магнитная индукция, зависит от магнитных свойств материала, Тл;

Н – напряжённость магнитного поля, не зависит от влияния материала, А/м.

Абсолютная магнитная проницаемость вакуума μ_о=4П·10⁷ Гн/м.

Относительная магнитная проницаемость показывает во сколько раз магнитное поле в материале сильнее или слабее чем в вакууме.

1. Слабомагнитные.

Диамагнитные материалы (диамагнетики) – это материалы ослабевают магнитное поле, μ_а<μ_о. Значение μ<1 и не зависит от напряжённости внешнего магнитного поля.

Инертные газы (гелий He, неон Ne, аргон Ar, криптон Kr, ксенон Xe, радон Rn), водород Н₂, органические соединения, медь Cu, цинк Zn, золото Au, свинец Pb, висмут Bi, галлий Ga, серебро Ag и др.

Парамагнитные материалы (парамагнетики) – это материалы не значительно усиливают магнитное поле, μ_а>μ_о. Значение μ>1 и не зависит от напряжённости внешнего магнитного поля.

Соли железа Fe, никеля Ni, кобальта Co, кислород О₂, окись азота NO, алюминий Al, платина Pt, празелжим Pr и др.

2. Сильномагнитные (магнетики).

Ферромагнитные материалы (ферромагнетики) – это материалы значительно усиливают магнитное поле, μ_а>>μ_о. Значение μ>>1 и зависит от напряжённости внешнего магнитного поля.

Железо Fe, никель Ni, кобальт Co, сплавы на их основе, гадолий Gd, сплавы хрома и марганца, ферриты различного состава Me_nO_m+Fe₂O₃.

1. По составу.

   1. Металлические.

Железо Fe, никель Ni, кобальт Co, сплавы на их основе.

2. Неметаллические.

Ферриты различного состава Me_nO_m+Fe₂O₃.

2. По форме петли гистерезиса.

   1. Магнитомягкие.

Применение: сердечники и магнитопроводы электрических машин и аппаратов.

2. Магнитотвёрдые.

Применение: постоянные магниты, устройства памяти в вычислительной технике.

Магнитные характеристики материалов

1. Магнитная проницаемость (относительная) – показывает во сколько раз магнитное поле в материале сильнее или слабее чем в вакууме.

где μ_а – абсолютная магнитная проницаемость, показывает влияние материала на магнитное поле, Гн/м;

μ_о – абсолютная магнитная проницаемость вакуума, μ_о=4П·10⁷ Гн/м.

Чем большезначение μ, тем легче намагничивается материал.

М агнитная проницаемость в большой степени зависит от действующей напряжённости Н, поэтому для оценки способности материала к намагничиванию приходиться учитывать начальную магнитную проницаемость μ_н и максимальную магнитную проницаемость μ_max.

2. И ндукция насыщения Вs.

Если образец намагничивать, непрерывно повышая напряжённость магнитного поля Н, то магнитная индукция В тоже будет непрерывно возрастать по кривой намагничивания 1, от точки О и до В_s.

Чем больше значение В_s тем выше свойства магнитного материала.

3. Остаточная магнитная индукция Вr и коэрцитивная сила Нс.

При уменьшении напряжённости Н магнитная индукция В также будет уменьшаться, но начиная с В_м её значения не будут совпадать со значениями начальной кривой намагничивания, и когда напряжённость магнитного поля станет равной нулю, в образце будет обнаруживаться остаточная магнитная индукция В_r.

Для размагничивания надо чтобы напряжённость магнитного поля изменила своё направление на обратное (-Н), и напряжённость поля, при которой индукция станет равной нулю, называют коэрцитивной силой Н_с.

Если дальше продолжать намагничивать в противоположном направлении, то снова будет наблюдаться индукция насыщения -В_s. При уменьшении напряжённости магнитного поля до равного нулю и снова в первоначальном направлении (+Н) индукция будет непрерывно увеличиваться до и индукции насыщения В_s. В результате образуется замкнутая петля, называемая статической петлёй гистерезиса.

До сих пор рассматривалось намагничивание в постоянном токе, при воздействии на материал переменного тока получают динамическую:

- магнитную проницаемость и кривую намагничивания, при низких частотах и малой толщине материала совпадают со статической;

- петлю гистерезиса, имеет несколько большую площадь, т.к. кроме потерь на гистерезис возникают потери на вихревые токи.

4. Коэффициент прямоугольности – характеризует степень прямоугольности петли гистерезиса.

Чем больше значение α_п, тем более прямоугольная петля гистерезиса.

У магнитных материалов, применяемых для запоминающих устройств в электронных вычислительных машинах α_п=0,98, а у других материалов значительно меньше.

5. Температура Кюри θ – температура, при которой магнитные свойства материала исчезают, и он не может быть намагничен.

Это обусловлено дезориентацией внутренних областей (доменов) намагничивания из-за интенсивного теплового движения атомов и молекул материала. У железа Fe θ=768 ⁰С.