3. Магнитотвёрдые материалы Основные характеристики.

Классификация и свойства. Магнитотвердые материалы отличают­ся от магнитомягких высокой коэрцитивной силой. Площадь гистерезисной петли у магнитотвердых материалов значительно больше, чем у магнитомягких.

По применению магнитотвердые материалы можно подразделить на материалы для постоянных магнитов и материалы для записи и дли­тельного хранения звука, изображения и т. п.

Магнитные цепи с постоянными магнитами должны быть разомкну­тыми, т. е. иметь рабочий воздушный зазор. Магнитный поток в зазоре возникает после предварительного намагничивания материала в силь­ном магнитном поле. Свойства магнитотвердых материалов характе­ризуются кривой размагничивания, которая является участком пре­дельной гистерезисной петли (рис. 10.17). При наличии зазора за счет свободных полюсов создается внутреннее размагничивающее поле H_{d ,} которое уменьшает индукцию внутри магнита до значения Вd. Поло­жение рабочей точки, характеризующей состояние магнитного мате­риала, зависит от величины зазора.

При отсутствии внешнего магнитного поля макроскопические токи отсутствуют. В соответствии с законом полного тока Hdl=0.

Это справедливо для любого контура интегрирования, в частнос­ти, вдоль пути по всей оси магнита. Отсюда следует, что HdLd-0L0=0, где1d и 1₀ —длины магнита и воз­душного зазора соответственно; H₀ — напряженность магнитного поля в зазоре.

Важнейшее требование к постоянному магниту состоит в том, что­бы получить максимальную магнитную энергию Э₀ в рабочем зазоре.

Чтобы получить высокую коэрцитивную силу в магнитном материале, необходимо затруднить процесс перемагничивания. Это можно осуществить двумя путями: либо воспрепятствовать смещению доменных границ, либо вообще исключить эти границы, уменьшая размер кристаллических зерен. Препятствиями к легкому смещению доменных границ под действием внешнего магнитного поля являются внутренние механические напряжения, посторонние включения или высокая магнитострикция. Большая коэрцитивная сила возникает в материале состоящем из однодоменных частиц, у которых велика энергия магнит­ной кристаллографической анизотропии или анизотропии формы.

Билет 3

1. Технические показатели тепловых свойств металлов.

Теплоемкость – количество теплоты, необходимое для нагревания единицы массы металла на 1 градус.

Тепловое расширение – изменение размеров твердого тела при изменении его температуры.

Теплопроводность – перенос теплоты от более нагретых частей к менее нагретым.

Фазовые переходы – изменение агрегатного состоянии металла при изменении температуры. Определяется температурами плавления и кипения. Все металлы делятся на легко- и туго плавкие.

2. Собственные и примесные полупроводники. Виды носителей зарядов в полупроводниках.

Собственный полупроводник – такой полупроводник, в котором можно пренебречь влиянием примесей при данной температуре. При нуле по кельвину собственный полупроводник ведет себя как диэлектрик, т.к. все электроны находятся в валентной зоне (на орбиталях). При повышении температуры существует вероятность, что электрон покинет атом и окажется в зоне проводимости. Тогда образуется пара «электрон-дырка», которые принимают участие в образовании тока через полупроводник при наличии поля. Дырки и электроны непрерывно появляются и рекомбинируют. Уровень ферми – энергетический уровень, вероятность нахождения электрона на котором составляет 50% . В собственном полупроводнике уровень ферми находится посередине между зонами проводимости и валентной зоной.

Примесный полупроводник – полупроводник, свойства которого определяются примесями. Примеси, поставляющие электроны в зону проводимости, называются донорами, а полупроводники с такими примесями – полупроводниками n типа. Примеси с незаполненными электронными уровнями называются акцепторами, а полупроводники с такими примесями – полупроводниками p типа. Таким образом, в полупроводниках два вида зарядов – электроны и дырки. Создать донорную или акцепторную проводимость можно, внеся примесь с большим или меньшим количеством электронов на внешнем уровне, чем у основного полупроводника. Заряды, концентрация которых больше, называются основными, концентрация которых меньше – неосновными. Если идти от 0 кельвинов на повышение температуры, первыми перейдут в зону проводимости примесные заряды. Так, при комнатной температуре преобладают примесные заряды. А при повышении температуры значительную роль привносят собственные заряды. Уровень Ферми для n п-проводника сдвинут к зане проводимости, для p п-проводника – к валентной зоне.