Магнитные материалы.

Любо вещество помещённое в магнитное поле приобретает магнитный момент. В соответствии с магнитными свойствами все материалы делятся на диамагнитные, парамагнитные, ферромагнитные, антиферромагнитные и ферримагнитные.

К диамагнитным веществам относятся инертные газы, водород, медь, цинк, свинец.

Парамагнитные вещества отличаются тем что состоят из атомов с не полностью заполненными оболочками, то есть обладающих магнитными моментами.

Ферромагнитные вещества содержат атомы обладающие магнитным моментом, однако расстояние между ними не так велико как в парамагнетиках. Между атомами возникает взаимодействие которое называется обменным.

Антиферромагнетиками называют материалы, в которых во время обменного взаимодействия соседних атомов происходит антипараллельная ориентация их магнитных моментов.

К ферромагнетикам относят вещества, в которых обменное взаимодействие осуществляется не непосредственно между магнитоактивными атомами, а через немагнитный ион кислорода. Такое взаимодействие называют косвенным обменным или сверх обменным.

Диа-, пара- и антиферромагнитные вещества относятся к слабомагнитным, ферро- и ферримагнитные вещества являются сильно магнитными. В качестве магнитных материалов техническое применение в электротехнике находят ферро- и ферримагнитные вещества.

К характеристикам магнитных материалов относятся:

1. Магнитная проницаемость характеризует способность материала намагничиваться; показывает, во сколько раз магнитная индукция поля, созданного в данном материале, больше, чем в вакууме.

Кроме относительной магнитной проницаемости в электротехнике пользуются так же абсолютной магнитной проницаемостью _А, имеющей размерность Гн/м, а так же другими её видами. Значения и _А Определяются из соотношения:

_А=₀*=В/Н

2. Магнитострикция это явление намагничивания ферромагнитных материалов, сопровождающееся изменением их линейных размеров. Количественно магнитострикцию характеризуют величиной _S

 Магнитострикция обратима: механическая деформация материала вызывает изменение состояния его намагниченности. Прямой и обратный магнитострикционные эффекты широко применяют в приборостроении.

3. Процесс перемагничивания магнитных материалов в переменном поле связан с потерями части мощности магнитного поля. Эту мощность, поглощаемую единицей массы магнитного материала и рассеиваемую в виде тепла, называют удельными магнитными потерями Р, которые, в свою очередь, складываются из потерь на гистерезис и динамические потери. Динамические потери вызываются прежде всего вихревыми токами и частично магнитным последействием (магнитной вязкостью).

Механизм технического намагничивания. Магнитный гистерезис.

Процесс технического намагничивания магнитного материала сопровождается изменением его доменной структуры. В размагни­ченном образце направления спонтанной намагниченности доменов совпадают с осями легкого намагничивания. При приложении маг­нитного поля самым выгодным направлением технической намагни­ченности домена будет та его ось легкого намагничивания, которая составляет наименьший угол с направлением внешнего магнитного поля.

Основная кривая намагничивания. Важнейшей характеристикой Ферромагнетиков является основная кривая намагничивания, описы­вающая зависимость намагниченности М или магнитной индукции В от напряженности магнитного поля Н для предварительного раз­магниченного образца, а также зависимость магнитной проницаемо­сти μ от напряженности магнитного поля Н и предельная петля маг­нитного гистерезиса.

I участок — это область самых слабых магнитных полей (H —> 0) — характеризуется линейной зависимостью В от H и посто­янным значением μ. Процесс намагничивания на этом участке называют процессом об­ратимого смещения границ доменов. На этом участке суммарная на­магниченность образца становится отличной от нуля, и материал характеризуется начальной магнитной проницаемостью μ_н. После снятия внешнего магнит­ного поля границы доменов снова возвращаются в прежнее положение, поэтому остаточная намагниченность не возникает.

II участок — область слабых магнитных полей — характеризуется крутым подъемом В и μ при увеличении H. В конце этого участка магнитная проницаемость проходит через максимум и представляет собой максимальную магнитную проницаемость μ_м. Процесс намагничивания на этом участке называют процессом необратимого смещения границ доменов.

III участок — область средних полей — характеризуется неболь­шим увеличением В и значительным уменьшением μ. Процесс намагничивания на этом участке называют процес­сом вращения вектора намагниченности. В конце этого участка при H=Hs намагниченность М материала достигает значения намагни­ченности технического насыщения M_S (M -> M_S) или, можно сказать, что магнитная индукция В материала достигает значения индукции технического насыщения B_S(B -> B_S).

IV участок — область сильных магнитных полей — характеризу­ется незначительным возрастанием индукции В с увеличением на­пряженности магнитного поля H и приближением значения магнит­ной проницаемости μ к единице.