Рекордсмены магнитных материалов

Предельные свойства			Материал
мах индукция насыщения,10-4 Тл	24500	Пермендюр 50 Co + 50 Fe
мах проницаемость, мах начальная проницаемость, min коэрцитивная сила, А/м	1 000 000 100 000 0.16	Супермаллой 5 Mo, 79Ni, 16 Fe
мах коэрцитивная сила, кА/м значение (ВН)мах/2, кДж/м3	720 80	SmCo5 33,7 Sm 66,3 Co
мах значение магнитострикции	10-3 -3510-6	Сплавы на основе РЗМ ТbxDy1-xFe2 Чистые металлы Ni

Изменения состава, структуры и дефектности материалов приводят к очень большим вариациям магнитных свойств. В табл. 1.3. приведены рекордные к настоящему времени значения магнитных свойств материалов.

3.6. Намагничивание магнетиков конечных размеров

Коэффициент размагничивания. Ранееуже упоминались понятия размагничивающего поля и коэффициента размагничивания. Ввиду важности вопроса рассмотрим его подробнее.

На границе магнетика конечных размеров меняется намагниченность, например на границе с воздухом намагниченность меняется от значения (в ферромагнетике) до нуля (в воздухе). Если вектор намагниченностипараллелен границе, томагнитный поток (как указывалось, магнитный поток через площадку пропорционален произведению нормальной к поверхности площадки составляющей магнитной индукции на площадь площадки) не выходит за пределы магнетика. Если намагниченность перпендикулярна границе, то на границе будут иметься полюса (величиной, где- площадь границы), являющиеся источником поля в воздухе. Но если есть полюс, то поле от него направлено во все стороны, в том числе и внутрь магнетика, так что внутри магнетика

, (1.107)

где - поле внутри магнетика;- внешнее поле (поле, создаваемое источником, например, соленоидом);- поле, обусловленное полюсами на границах образца (размагничивающее поле).

Очевидно, что величина полюсов на нормальных к намагниченности границах магнетика будет тем больше, чем больше намагниченность и, следовательно:

, (1.108)

где - коэффициент размагничивания (иногда называемый размагничивающим фактором), зависящий при однородном намагничивании только от формы магнетика. Однородно намагничиваются только эллипсоиды, для которых величина может быть точно определена. В большинстве же случаев тело намагничивается неоднородно, и будут в разных точках различны, поэтому пользуются некоторыми усреднёнными значениями. Для проволоки диаметром , длиной, намагничиваемой в направлении, значения приведены в табл. 1.4.

Таблица 1.4

/	0	1	2	5	10	20	50	500
	1	0,27	0,14	0,04	0,017	0,006	0,0013	13.10-6

Детальные расчёты размагничивающих коэффициентов однородных тел, ограниченных поверхностями второго порядка, то есть эллипсоидов, провёл И. Осборн. Формулы для коэффициентов , _, (соответствующих намагничиванию эллипсоида вдоль осей ,,) имеют достаточно сложный характер, но всегда выполняется

. (1.109)

Таким образом, для некоторых случаев величину можно определить очень просто. Очевидно, что для шара. Для бесконечно длинного цилиндра круглого сечения при его поперечном намагничивании.

Условимся, что . Пусть теперьи(т.е. очень тонкий вытянутый сфероид, почти проволока), тогда коэффициенты размагничивания можно рассчитать по формулам:

, (1.110)

. (1.111)

Значения рассчитанные по (1.110) и приведённые в табл. 1.4 совпадают, начиная примерно с(в соответствии с условием).

Для эллиптического цилиндра ,, следовательно

; (1.112)

для другой оси

. (1.113)

Для этого случая так же, как и в (1.111), если , то(очень длинная проволока, намагничиваемая поперёк).

Приведём пример простого расчёта коэффициента . Рассмотрим (рис. 1.39) прямоугольный параллелепипед (полосу), намагничиваемый полемперпендикулярно грани сечения наибольшего размера. Если величина заряда на единицу длины грани есть, то напряжённость поля, создаваемого одной гранью на расстоянии (, где- толщина полосы),

.

Поскольку плотность поверхностных зарядов , то.

Рис. 1.39. Пластина в поперечном магнитном поле

Для центрального сечения полосы шириной расстояние от края, а

полное поле создаётся двумя гранями и равно:

.

Поскольку , то

. (1.114)

Таким образом, коэффициент размагничивания определен.