Лекція № 9 Магнітні матеріали
ПЛАН
1. Загальні властивості магнітних матеріалів
2. Феро- та феримагнетики
3. Основні характеристики магнітних матеріалів
4. Намагнічування змінним полем
5. Магніто - м’які матеріали
6. Магніто - тверді матеріали
ЛІТЕРАТУРА
Основна
Л І Н.В. Никулин «Электроматериаловедение» М. «Высшая школа» 1989 г.
Л2 Н.П. Богородицкий, В.В. Паськов, Б.М Тареев «Электротехнические
материалы» Л. «Энергоатомиздат» 1985 г.
ЛЗ Н.В. Никулин «Электроматериаловедение» М. «Высшая школа» 1984 г.
Л4 Н.С. Ахметов «Общая и неорганическая химия» М. «Высшая школа» 1981 г.
Л5 Ю.В. Корицкий «Основи физики диэлектриков» М. «Энергия» 1979 г.
Л6 Под редакцией профессора Б.М. Тареева «Электрорадиоматериалы»
М. «Высшая школа» 1978 г.
Л7 Н.П. Богородицкий, В.В. Паськов, Б.М. Тареев
«Электротехнические материалы» Л. «Энергия» 1977г.
Л8 Ю.В. Корицкий «Электротехнические материалы» М. «Энергия» 1976 г.
Л9 Л.С. Ейльман «Проводниковые материалы в электротехнике». М. «Энергия»
1974г.
Л 10 Ш.Я Коровский «Авиационное электрорадиоматериаловедение» М.
«Машиностроение» 1972 г.
Л 11 Ю.В. Корицкий «Электротехнические материалы» М. «Энергия» 1968 г.
Л 12 Р.А. Гаврилов, А.М. Скворцов «Основи физики полупроводников». М. «Машиностроение» 1966 г.
Додаткова
Л 13 А.Ф. Кухта «Электрорадиоматериалы» Кривой Рог 1987 г.
Л 14 П.Б. Гетман, В.Б. Березин, А.М. Хайкин Справочник. «Электротехнические
материалы в вопросах и ответах» М. «Энергоатомиздат» 1984 г. Л 15 А.Н. Козлов «Электрорадиоматериальї». М. МИИГА 1987 г.
1. Загальні властивості магнітних матеріалів
До магнітних матеріалів звичайно відносять такі, що намагнічуються у відносно слабких магнітних полях і істотно змінюють їх. Вони знайшли широке застосування в електротехніці, радіоелектроніці, автоматиці, приладобудуванні (постійні магніти, електромагніти, статори і ротори електричних машин, датчики, дроселі, запам‘ятовуючі елементи тощо). Почалось їх застосування (на початку заліза ) ще в XIX столітті. З початку XX століття в електротехніці застосовується сталь з домішками кремнію 0,5-5 %. Пізніше почали використовувати сплави Fe-Ni. В цей же час розвивалась теорія феромагнетизму, яка сприяла розробці нових магнітних матеріалів; в середині XX століття з‘явились оксидні магнітні матеріали - ферити, що використовуються на високих та надвисоких частотах; в 1976 р. -металічне скло-сплави на основі Fe, Co, Ni з додаванням неметалів, які відіграють роль склоутворюючих елементів.
Дослідження, пошук нових матеріалів з кращими характеристиками, удосконалення відомих матеріалів актуальні і сьогодні і тривають.
Основною фізичною величиною, яка характеризує магнітні властивості речовини, є магнітний момент. Магнітний момент мають елементарні частинки, атомні ядра, електронні оболонки атомів та молекул. Магнітний момент окремих елементарних частинок ( електронів, протонів, нейтронів та ін.) визначається їх власним механічним моментом - спіном. Магнітний момент атомів є векторною сумою спінових та орбітальних магнітних моментів, зумовлених спіновим та орбітальним рухом електронів оболонок та нуклонів ядер.
Відповідно до сучасних уявлень про магнетизм розрізняють такі основні типи магнітного стану речовини: діамагнетизм, парамагнетизм, феромагнетизм, антиферомагнетизм). Речовини, в котрих проявляються такі явища, називаються відповідно діамагнетики, парамагнетики, феромагнетики, антиферомагнетики.
Ці групи матеріалів відрізняються за величиною і знаком магнітної сприйнятливості, а також характером залежності від температури та напруженості зовнішнього магнітного поля.
Діамагнетики намагнічуються назустріч напрямові діючого на них зовнішнього поля. Величина для них від’ємна, складає близько для твердих тіл та рідин і практично не залежить від температури і напруженості поля. Зовнішнім проявом діамагнетизму є виштовхування тіла з неоднорідного магнітного поля. Діамагнетизм властивий усім речовинам, проте визначає поведінку речовини в магнітному полі лише за відсутності сильніших магнітних властивостей.
Парамагнетики намагнічуються в напрямі зовнішнього магнітного поля. Їх магнітна сприйнятливість і за звичайних умов складає ; для багатьох парамагнетиків не залежить від величини напруженості поля, але істотно залежить від температури. Парамагнетики втягуються в неоднорідне магнітне поле.
Феромагнетики відрізняються великими позитивними значеннями і складною нелінійною залежністю від температури і зовнішнього поля. Вище деякої критичної температури феромагнетики переходять у парамагнітний стан.
Антиферомагнетики нижче певної температури відзначаються впорядкованим станом, в якому магнітні моменти сусідніх частинок речовини зорієнтовані назустріч один одному (антипаралельно), і слабкою намагніченістю в зовнішньому магнітному полі ().
Для феримагнетиків характерна наявність кількох магнітних підрешіток, магнітні моменти яких відрізняються і не компенсують одна одну (як у антиферомагнетиках).
Діамагнетики, парамагнетики і антиферомагнетики звичайно об‘єднують у групу слабомагнітних речовин, а феромагнетики і феримагнетики – в групу сильномагнітних, останні знайшли широке застосування як магнітні матеріали в електротехніці та радіотехніці.