4

Билет №33

Все без исключения материалы взаимодействуют с внешним маг­нитным полем, т.е. проявляют определенные магнитные свойства.

Объясняется это тем, что любой материал под действием внеш­него магнитного поля приобретает магнитный момент, т.е. намагни­чивается. Поскольку магнитное поле образуется при движении элек­трического заряда, естественно полагать, что магнитные свойства материалов проявляются в результате движения электронов, входя­щих в состав атомов (ионов, молекул). Магнитным моментом обла­дают также и ядра атомов. Однако их влиянием на магнитные свой­ства атомов можно пренебречь, так как магнитный момент ядра на три десятичных порядка меньше магнитного момента электрона. Ка­ждый электрон атома осуществляет два вида движения: орбитальное и спиновое, создавая соответственно орбитальный магнитный мо­мент М_орб и спиновой магнитный момент М_сп Полный магнитный момент атома М_ат представляет векторную сумму орбитальных и спиновых магнитных моментов всех электронов данного атома:

Мат = ∑Морб + ∑ Мсп. (14.1)

В отсутствие внешнего магнитного поля магнитный момент ато­ма Мат не равен нулю только при наличии незаполненной у него электронной оболочки. В заполненных электронных оболочках не только орбитальные, но и спиновые магнитные моменты электронов полностью скомпенсированы.

Для характеристики магнитных свойств материалов вводят сле­дующие величины:

В — магнитная индукция (плотность магнитного потока ), Тл;

Н — напряженность магнитного поля, А/м;

М — намагниченность материала под действием магнитного поля, А/м — это векторная сумма магнитных моментов атомов Мат, находящихся в единице объема V магнитного материала: М=1/V ∑Мат;

km — магнитная восприимчивость (величина безразмерная);

μ— относительная магнитная проницаемость (или магнитная проницаемость) — величина безразмерная.

Магнитная индукция В материала является векторной суммой магнитных индукций внешнего (намагничивающего) поля Вo и внут­реннего поля Ввн:

В = Во + Ввн = μоН + μоМ = μо(Н + М), (14.2)

где Вo = μoН — магнитная индукция поля в вакууме;

Ввн = μоМ = = km Вo — магнитная индукция внутреннего поля; μo — магнитная проницаемость вакуума, называемая магнитной постоянной, μo = = 4π •10^─7, Гн/м.

Между намагниченностью материала М и напряженностью маг­нитного поля Н существует зависимость: M = kmH, (14.3)

где km — магнитная восприимчивость, характеризующая способность материала изменять свой магнитный момент под действием внешне­го магнитного поля. В вакууме km= 0.

Объединив выражения (14.2) и (14.3), получим

В = μo Н(1+km) = μo μ Н, (14.4)

где μ = 1 + km или μ = В/( μo Н).

Важной характеристикой магнитных материалов является маг­нитная проницаемость.

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

Кроме относительной магнитной проницаемости μ , в электро­технике пользуются также абсолютной магнитной проницаемостью μа, имеющей размерность Гн/м, а также другими ее видами (см. гл. 14.2.5—14.2.7). Значения ц и ца определяются из соотношения

μа= μo μ =B/H. (14.5)

По магнитным свойствам все материалы разделяются на три ос­новные группы: диамагнитные (диамагнетики), парамагнитные (па­рамагнетики) и ферромагнитные (ферромагнетики). Позже в само­стоятельные группы были выделены еще два вида магнитных материалов: антиферромагнитные (антиферромагнетики) и ферримагнитные (ферримагнетики). Диа-, пара- и антиферромагнетики относят к слабомагнитным , а ферро- и ферримагнетики - к сильно­магнитным материалам.

На практике под магнитными материалами понимают материа­лы, обладающие свойствами ферромагнетика или ферримагнетика.