3. 3. Измерение магнитных свойств

3. 3. 1. Коэффициент размагничивания. Магнитные свойства вещества и тела

Для образцов незамкнутой формы (например, цилиндр конечной длины) намагниченность зависит не только от напряженности приложенного магнитного поля , но и от формы образца. Если ферромагнетик (или феррит) разомкнутой формы находится в магнитном поле, то на его поверхности в направлении магнитного поля возникнут магнитные заряды, которые создадут дополнительное (размагничивающее) магнитное поле, направленное внутри образца противоположно внешнему полю и намагниченности. Тогда истинное магнитное поле внутри образца будет равно:

. (1.9)

Размагничивающее поле пропорционально намагниченности образца:

, (1.10)

где N – коэффициент размагничивания. Таким образом, магнитное поле внутри ферромагнетика разомкнутой формы всегда меньше внешнего поля:

. (1.11)

Величина коэффициента размагничивания N в сильной степени зависит от относительной длины образца (т.е. от отношения длины образца к его поперечным размерам). Величина N уменьшается при увеличении длины образца. Из выражений (1) и (11) можно получить зависимость между внутренним и внешниммагнитными полями:

, (1.12)

где – магнитная восприимчивость вещества, которая определяется только физической природой материала и не зависит от его формы.

Величина магнитной восприимчивости тела связана с магнитной восприимчивостью вещества следующим выражением:

. (1.13)

Зная величину коэффициента размагничивания N, с помощью приведенных выше выражений можно по характеристикам тела определять характеристики вещества.

3. 3. 2. Методы создания и измерения магнитного поля

Образцы замкнутой формы (тороиды, рамки) намагничиваются с помощью обмотки, витки которой равномерно распределены по периметру образца. В случае тороида напряженность намагничивающего поля можно определять по приближенной формуле:

, (1.14)

где – число витков намагничивающей обмотки;

–ток в намагничивающей обмотке [A];

–средний радиус тороида [м], который рассчитывается по формуле:

, (1.15)

где и– соответственно внешний и внутренний радиусы тороида.

Для намагничивания образцов незамкнутой формы используются электромагниты разнообразных систем и, наиболее часто, соленоиды (длинные катушки). Напряженность магнитного поля в бесконечно длинном однослойном соленоиде рассчитывается по формуле:

, (1.16)

где – число витков соленоида на единицу длины [1/м];

–ток в соленоиде [A].

Для соленоидов конечных размеров и многослойных соленоидов постоянная определяется, как правило, экспериментально. Обмотка соленоидов выполняется таким образом, чтобы создавать однородное магнитное поле необходимой величины в заданном объеме.

При измерениях магнитных свойств в замкнутой цепи (электромагниты, пермеаметры и т. д.) внутреннее магнитное поле определяют путем измерения магнитного поля на поверхности намагничиваемого образца с помощью малогабаритных датчиков (датчики Холла, феррозонды, катушки поля). Эта возможность является следствием непрерывности тангенциальной составляющей магнитного поля при переходе через границу ферромагнетика.