2 .4. Природа ферромагнетизма.

Все ферромагнитные материалы по своей структуре состоят из отдельных мелких частиц размером тысячные доли сантиметра, которые называются ДОМЕНами, они обладают собственным маленьким магнитным полем. В обычном состоянии их поля ориентированы хаотично и компенсируют друг друга.

Е

Кривая намагничивания ферромагнитного материала

сли такой материал поместить во внешнее магнитное поле (например, стальной сердечник поместить в катушку с током) эти домены начнут разворачиваться вдоль внешнего магнитного поля и их поля будут складываться, т.е. материал начнет намагничиваться. Чем сильнее внешнее магнитное поле, тем большее число доменов учувствует в это процессе, пока все они не развернутся вдоль линий внешнего поля. При этом намагниченность материала расти перестанет, т.е наступит магнитное насыщение.

2.5. Петля гистерезиса.

Достигнув магнитного насыщения материала (точка а) начнем уменьшать внешнее магнитное поле за счет уменьшения тока в катушке. Материал будет терять свою намагниченность (участок а-б), но медленнее, чем уменьшается внешнее магнитное поле и, когда внешнее поле станет = 0 (точка б), материал останется частично намагниченным – это называется остаточным магнетизмом. Что бы полностью размагнитить материал, нужно изменить направление внешнего магнитного поля (участок б-в). Если продолжать увеличивать внешнее магнитное поле в обратном направлении, материал начнет намагничиваться в обратном направлении (участок в-г), достигнет насыщения (точка г) и т.д.

Я

Петля гистерезиса

вление запаздывания изменения собственного маг-нитного поля материала (намагниченности) от изменения внешнего магнитного поля называется гистерезисом, а кривая, характеризующая этот процесс – петлёй гистерезиса.

В зависимости от ширины петли гистерезиса все ферромагнетики делятся на 2 группы:

• Магнитомягкие - имеют узкую петлю, т.е малый остаточный магнетизм, т.е. перемагничиваются легко, поэтому из них делают сердечники электрических машин (трансформаторов, якорей).

• Магнитотвердые (магнитожесткие) - имеют широкую петлю, большой остаточный магнетизм, поэтому из них делают постоянные магниты.

Площадь петли гистерезиса пропорциональна энергии, которую надо затратить на перемагничивание материала (нагреву материала).

2.6. Магнитная цепь (магнитопровод). Закон Ома для магнитной цепи. Способы усиления магнитных полей.

Магнитная цепь - это путь (цепь), по которому проходит и замыкается магнитный поток.

Пример - магнитопровод машины постоянного тока. Магнитная цепь замыкается через следующие участки: северный полюс (1) – воздушный промежуток между полюсом и якорем (2) – якорь - промежуток между якорем и южным полюсом– южный полюс (3)– корпус (4).

Закон Ома для магнитной цепи:

Магнитный поток прямопропорционален намагничивающей силе Fнс и обратно пропорционален магнитному сопротивлению среды Rмаг.,

Ф= Fнс /Rмаг

Прим. Учитывая, что понятие магнитного потока в магнетизме аналогично понятию тока в электричестве, магнитный закон Ома похож на закон Ома для электрических цепей, где роль намагничивающей силы выполняет ЭДС, т.е. I=Е /Rэл

Так как намагничивающая сила определяется как произведение силы тока I на число витков катушки (W) – I×W=Fнс - намагничивающая сила, то

Ф=I*W/Rмаг

Это значит, что магнитное поле. т.е магнитный поток (Ф) можно усилить тремя способами:

1. Увеличить силу тока

2. Смотать проводник в катушку, т.е. увеличить количество витков (W)

3. Вставить в катушку стальной сердечник. Катушка с сердечником называется электромагнитом

( в качестве материала для сердечников используется железо, никель, кобальт и их сплавы. К тому же, в высокочастотных магнитных полях используются неметаллические сердечники – ферриты, обладающие большим электрическим сопротивлением)

Д ля определения полярности электромагнита необходимо правой рукой мысленно охватить катушку таким образом, чтобы 4 пальца указывали направление тока в витках катушки, тогда большой отогнутый палец будет указывать направление магнитных силовых линий внутри катушки или положение северного полюса.