Шпаргалка по метрологии / 2

1. Классификация веществ по отношению

к магнитному полю.

По реакции на внешнее магнитное поле и характеру внутреннего магнитного упорядочения все вещества в природе можно подразде­лить на пять групп: диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики, антиферромагнетики и ферримагнетики. Перечисленным видам магне­тиков соответствуют пять различных типов магнитного состояния вещества: диамагнетизм, парамагнетизм, ферромагнетизм, анти­ферромагнетизм и ферримагнетизм.

1)К диамагнетикам относят вещества, у которых магнитная восприимчивость отрицательна и не зависит от напряженности внеш­него магнитного поля. Магнитный момент атома равен нулю. При помещении атома в магнитное поле возбуждается собственный магнитный момент, диамагнетик выталкивается из магнитного поля. Инертные газы, п./п., золото, серебро, медь, цинк.

2) К парамагнетикам относят вещества с положительной магнитной восприимчивостью, не зависящей от напряженности внешнего магнитного поля. В парамагнетиках атомы обладают элементар­ным магнитным моментом даже в отсутствие внешнего поля, однако из-за теплового движения эти магнитные моменты распределены хаотич­но так, что намагниченность вещества в целом равна нулю. Внешнее магнитное поле вызывает преимущественную ориентацию магнитных моментов атомов в одном направлении. Тепловая энергия противодействует созданию магнитной упорядоченности. Поэтому парамагнитная восприимчивость сильно зависит от температуры. К числу парамагнетиков относятся кислород, окись азота, щелоч­ные и щелочно-земельные металлы, некоторые переходные металлы, соли железа, кобальта, никеля и редкоземельных элементов.

3)К ферромагнетикам относят вещества с большой

Диа- пара- и антиферромагнетики можно объединить и группу слабомагнитных в-в, тогда как ферро- и ферримагнетики представляют собой сильномагнитные материалы.

3. Магнитная проницаемость ферромагнетиков, ее зависимость от частоты, температуры и напряженности магнитного поля.

Практический интерес представляет температурная зависимость магнитной проницаемости ферромагнетика. Харак­тер этой зависимости оказывается не­одинаковым для магнитной проницае­мости, измеренной в слабых и сильных полях. Для начальной маг­нитной проницаемости наблюдается отчетливый максимум при температуре несколько ниже точки Кюри. В то же время температурная зависимость магнитной проницаемости, соответствующей сильным магнитным полям (области насыщения), качественно повторяет тем­пературное изменение намагниченности насыщения.

Возрастаниепри повышении температуры обусловлено, главным образом, уменьшением констант магнитострикции и магнитной крис­таллографической анизотропии, т.е. при нагревании ферромагнетика ослабляются силы, препятствующие смещению доменных границ и по­вороту магнитных моментов доменов. Высокотемпературный спад магнитной проницаемости связан с резким уменьшением спонтанной на­магниченности доменов.

С увеличением температуры, увеличивается подвижность стенок Блоха и растет до точки Кюри, затем домены разрушаются и падает.

В пл-ти магнитному полю возникают токи, их направление такое, что созданное ими магнитное поле противодействует внешнему. Вихревые токи разглаживают образец, уменьшается.

5. Ферримагнетики и их особенности (ферриты). Различие магнитных св-в ферро- и ферримагнетиков.

Строение ферримагнетиков. Ферримагнетики получили свое название от ферритов, под которыми понимают химические соединения окисла железа с окислами других металлов.

Наиболее широкое применение нашли ферриты со структурой при­родного минерала шпинели. Химический состав ферритов-шпинелей отвечает формуле, где под Me понимают какой-либо двухва­лентный катион.

Высокое сопротивление, почти как диэлектрики. Все характеристики ферромагнетиков справедливы для них: доменная структура, т.Кюри.

Отличие: 1) меньшее значение индукции насыщения; 2) сложная температурная зависимость ; 3) высокое - неметаллы – применение ферритов на частотах до 100МГц.

Получают по керамической технологии.

1)Шихта.

2)Пластификация

3) Формируется изделие

4) Отжиг

Можно применять на высоких частотах.

7. Магнитомягкие материалы для высоких частот (магнитодиэлектрики, ферриты), их основные свойства.

Под высокочастотными магнитомягкими материалами понимают ве­щества, которые должны выполнять функции магнетиков при часто­тах свыше нескольких сотен или тысяч герц. По частотному диапазо­ну применения их в свою очередь можно подразделить на материалы для звуковых, ультразвуковых и низких радиочастот, для высоких радиочастот и для СВЧ.

По физической природе и строению высокочастотные магнитомягкие материалы подразделяют на магнитоэлектрики и ферриты.

Для ферритов, используемых в переменных полях, кроме начальной магнитной проницаемости одной из важнейших характеристик является тангенс угла потерь . Благодаря низкой проводимости составляющая потерь на вихревые токи в ферритах практически мала и ею можно пренебречь. В слабых магнитных полях незначительными оказываются и потери на гистерезис. Поэтому значе­ние в ферритах на высоких частотах в основном определяется маг­нитными потерями, обусловленными релаксационными и резонансными явлениями. Для оценки допустимого частотного диапазона, в котором может использоваться данный материал, вводят понятие критической частоты .Обычно подпонимают такую частоту, при которой достигает значения 0,1.

Для ферритов характерна относительно большая диэлектрическая проницаемость, которая зависит от частоты и состава материала. С по­вышением частоты диэлектрическая проницаемость е ферритов падает.

Магнитомягкие ферриты широко применяются в качестве сердеч­ников контурных катушек постоянной и переменной

9. Материалы для магнитной записи.

Для того, чтобы надежно записать информацию, нужно:

1) высокая,чтобы хранить;

2) низкая , чтобы стереть и перезаписать;

(1) = ;

(2) Высокая остаточная индукция ;

(3) термостабильность;

(4) Мат-л должен состоять из частичек мельчайшей формы однодоменного размера.

К числу магнитотвердых материалов относятся и магнитные ленты для видео- и звукозаписи, а также для записи, хранения и ввода информации в ЭВМ. Для этих целей применяют тон­кие металлические ленты из нержавеющих сплавов и ленты на пласт­массовой основе с порошковым рабочим слоем. Лента с записанной на ней информацией тем меньше подвержена саморазмагничиванию, чем выше коэрцитивной сила материала. С увеличением коэрцитивной силы уменьшается также и копирэффект - отрицательное явление, заключающееся в том, что намагниченные участки свернутой в спи­рали ленты намагничивают близлежащие участки соседних витков. Однако для облегчения процесса стирания записи желательно иметь небольшую коэрцитивную силу. Сохранению записанной информации способству­ет выпуклая, близкая к прямоугольной форма кривой размагничива­ния.

Основное применение в технике магнитной записи имеют ленты на полимерной основе. Такие ленты изготавливают нанесением магнитно­го лака на тонкую пленку полимера.

поло­жительной магнитной восприимчивостью, которая сильно за­висит от напряженности магнитного поля и температуры. Ферромагне­тикам присуща внутренняя магнитная упорядоченность, выражающая­ся в существовании макроскопических областей с параллельно ори­ентированными магнитными моментами атомов. Важнейшая особен­ность ферромагнетиков заключается в их способности намагничиваться до насыщения в относительно слабых магнитных полях.

4) Антиферромагнетиками являются вещества, в ко­торых ниже некоторой температуры спонтанно возникает антипарал­лельная ориентация элементарных магнитных моментов одинаковых атомов или ионов кристаллической решетки. Для антиферромагнети­ков характерна небольшая положительная магнитная восприимчивость, которая сильно зависит от температуры. При нагревании антиферромагнетик испытывает фазовый переход в парамагнитное состояние. Температура такого перехода, при которой исчезает магнитная упорядоченность, получила название антиферромагнитной точки Кюри. Антиферромагнетизм обнаружен у хрома, марганца и ряда редко­земельных элементов.

5) К ферримагнетикам относят вещества, магнитные свойства которых обусловлены нескомпенсированным антиферромагнетизмом. Подобно ферромагнетикам они обладают высокой магнитной восприимчивостью, которая существенно зависит от напряженности магнитного поля и температуры. Наряду с этим ферримагнетики характеризуются и рядом существенных отличий от ферромагнитных материалов.

Свойствами ферримагнетиков обладают некоторые упорядоченные металлические сплавы, но, главным образом,- различные оксидные соединения, среди которых наибольший практический интерес представляют ферриты.

индуктивностей, фильтров в аппаратуре радио- и проводной связи, сердечников им­пульсных и широкополосных трансформаторов, трансформаторов раз­вертки телевизоров, магнитных модуляторов и усилителей. Из них изготавливают также стержневые магнитные антенны, индуктивные линии задержки и другие детали, и узлы электронной аппаратуры.

Магнитоэлектрики получают путем прессования порошкообразного ферромагнетика, а изолирующей органической или неорганической связкой.

Магнитодиэлектрики характеризуются относительно невысокой магнитной проницаемостью, которая существенно меньше магнитной проницаемости монолитных ферромагнетиков. Из-за сильного влияния внутреннего размагничивающего фактора магнитодиэлектрики имеют близкую к линейной зависимость индук­ции от напряженности внешнего магнитного поля и характеризуются весьма незначительными потерями на гистерезис. По этой же причине магнитная проницаемость магнитодиэлектриков практи­чески неуправляема внешним магнитным полем.

Прессованные сердечники применяют в индуктивных катушках фильтров, генераторов, частотомеров, контуров радиоприемников и т. д. Такие катушки должны иметь малый объем при высокой индуктивности и обладать большой добротностью: , где - угловая частота; - индуктивность; - активное сопротивление катушки.