Что такое магнитная проницаемость?
Магнитная проницаемость — физическая величина, характеризующая связь между магнитной индукцией B и напряжённостью магнитного поля H в веществе. Показывает, во сколько раз индукция магнитного поля в данном веществе отличается от индукции магнитного поля в вакууме.
Физический смысл: величина магнитной проницаемости отражает, насколько массово магнитные моменты отдельных атомов или молекул данной среды ориентируются параллельно приложенному внешнему магнитному полю и насколько велики эти моменты. Значениям μ, близким к 1, соответствует слабая ориентированность моментов, а далёким от 1 — высокая упорядоченность и большие величины или большое число индивидуальных магнитных моментов.
Какие существуют виды магнитной проницаемости?
- абсолютная магнитная проницаемость
-
относительная магнитная проницаемость
-
максимальная магнитная проницаемость
-
динамическая (опред. в переменном м.п)
8. Что понимают под магнитным доменом?
Домены - отдельные макроскопические области, в каждом из которых магнитные моменты атомов располагаются параллельно друг другу, то есть каждый домен находится в состоянии технического насыщения. Направления магнитных моментов всех доменов равновероятны (домены расположены друг относительно друга хаотично) и результирующий магнитный момент ферромагнетика в целом оказывается равным нулю.
9. Как меняется индукция в зависимости от напряженности магнитного поля ферромагнетиков (процесс намагничения)?
Для ферромагнетиков характерно также наличие гистерезиса, сущность которого состоит в том, что значение индукции В не однозначно определяется величиной магнитного поля Н, а зависит также от предшествующей истории образца, то есть от величины и направления магнитного поля, действовавшего на него раньше. Например, индукция в данном поле будет больше в том случае, если материал предварительно намагничивался до насыщения полем того же направления; в случае же, когда ранее действовавшее поле насыщения имело противоположное направление, индукция будет меньше. Гистерезис обусловлен необратимостью процессов намагничивания.
10,20. Описать процесс намагничения ферро- и ферримагнетиков. Основная кривая намагничения.
Для ферромагнетиток – 9 вопрос
Ферримагнетики отличаются от ферромагнетиков меньшей величиной индукции насыщения и имеют более сложную температурную зависимость индукции насыщения. Упрощенно это можно объяснить наличием в структуре сложного материала двух или более подрешеток, создающих встречные нескомпенсированные магнитные моменты.
Процессы намагничивания ферро- и ферримагнетиков описываются кривыми намагничивания – зависимостями магнитной индукции В от напряженности магнитного поля Н
Основная кривая намагничивания В(Н) и, соответственно, зависимость μ(Н) могут быть разделены на 4 области в соответствии с возможным различием процессов намагничивания при изменении напряженности магнитного поля.
Область 1 – самых слабых магнитных полей характеризуется обратимым смещением границ доменов в магнитном поле и линейной зависимостью В(Н)
Область 2 – необратимого смещения границ доменов, характеризуется наиболее сильной зависимостью В(Н) и μ проходит через максимум.
Область 3 – область вращения вектора намагниченности. Процесс вращения состоит в повороте вектора намагниченности доменов в направлении поля
Область 4 – насыщение. В этой области значение В практически не зависит от Н. При дальнейшем росте Н имеет место парапроцесс, который в большинстве своем дает очень малый прирост намагниченности. Следовательно, практический процесс намагничивания считается законченным при достижении технического насыщения.
11. Описать процесс перемагничения ферро- и ферримагнетиков.
Индукция насыщения Bs – максимальная индукция, соответствующая техническому насыщению.
Остаточная индукция Br – индукция, которая сохраняется в предварительно намагниченном образце после снятия внешнего магнитного поля.
Коэрцитивная сила НС – напряженность размагничивающего поля, которое должно быть приложено к предварительно намагниченному образцу для того, чтобы магнитная индукция в нем стала равной нулю.
12. Виды потерь при переменных магнитных полях.
Удельные магнитные потери на гистерезис за один цикл перемаг ничивания определяются площадью петли гистерезиса по формуле:
Кроме потерь на гистерезис в переменных магнитных полях в магнит ном материале возникают потери на вихревые токи:
где d − толщина листа [м]; Вm – амплитудное значение индукции [Тл]; ρ удельное сопротивление [Ом⋅м].
16. Что называется точкой Нееля?
Антиферромагнетикам свойственна специфическая температурная зависимость магнитной восприимчивости. При Т=0 К магнитные моменты подрешеток компенсируют друг друга и результирующий магнитный момент антиферромагнетика во внешнем поле равен нулю. По мере повышения температуры, начиная от T=0 К, антипараллельное расположение спинов постепенно нарушается, и магнитная восприимчивость возрастает, достигая максимум в точке Нееля Тн, в которой упорядоченное расположение спинов полностью нарушается и антиферромагнетик становится парамагнетиком.
17. Привести и объяснить зависимость μ = f (tºC) ферро- и ферримагнетиков.
При температурах выше точки Кюри ТК, определенной для каждого материала, ферромагнитное состояние переходит в парамагнитное.
18. Привести и объяснить зависимость μ = f (Н) ферро- и ферримагнетиков.
Вопрос – 10
19. Привести и объяснить зависимость μ = ϕ(f) ферро- и ферримагнетиков.
Магнитная проницаемость материала в переменном магнитном поле зависит от частоты поля f. С увеличением частоты поля f магнитная проницаемость уменьшается из-за инерционных магнитных процессов.
1 обл – Магнитные моменты успевают за H
2 обл – запаздывание доменом от H μ - падает
3 обл - Магнитные моменты перестают успевать за H – хаотичные домены
23,24,25. Магнитомягкие и магнитотвердые материалы, их отличие и область применения.
Магнитомягкие (Hc<4 кА/м) – высокая μ, малая Hc, узкая петля гистерезиса, малые потери на перемагничивание.
Применяются в ВЧ, СВЧ.
Пример: магнитомягкие ферриты, магнитодиэлектрики
Магнитотвердые (Hc>4 кА/м) – большая Вr, широкая петля гистерезиса, большие потери на перемагничивание.
Пример: Альнико, магнитотвердые ферриты.
Применяются в жестких дисках
26. Описать явление магнитострикции и указать его использование.
Магнитострикция – изменение линейных размеров материала под действием магнитного поля.
Исп: сирена на пожарной машине
27. Какие магнитные материалы могут быть использованы в устройствах высоких и сверхвысоких частот? Объяснить почему?
Ферримагнетики применяются в устройствах высоких и сверхвысоких частот.
Безусловные преимущества ферритов при работе в ВЧ-диапазоне объясняются тем, что их удельное электрическое сопротивление в 10^6−10^11 раз превышает удельное сопротивление металлических ферромагнетиков, так как они являются оксидными соединениями, а не металлами. По значению удельного электрического сопротивления они относятся к классу полупроводников или даже диэлектриков. Вследствие этого вихревые токи в фер ритах при воздействии на них переменных магнитных полей очень малы, и они применяются в качестве магнитного материала при частотах до сотен мегагерц, тогда как металлические магнитные материалы применяются при частотах до нескольких десятков килогерц.