![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Основные характеристики ферромагнитных материалов в стационарных магнитных полях. Магнитодиэлектрики и ферритыСтр 1 из 6Следующая ⇒
Магнитные цепи
В электротехнике нашли широкое практическое применение ферромагнитные материалы, в которых Ферромагнетики обладают особым свойством – способностью намагничиваться в магнитном поле. Стержень из ферромагнитного материала, например, помещенный в магнитное поле катушки, через которую протекает ток, намагничиваясь, начинает проявлять сильные магнитные свойства. Сущность происходящего процесса связана с электрическими токами в веществе (преимущественно с вращением электронов вокруг своей оси, получившей название спинаэлектрона). У ферромагнетиков магнитные свойства обусловлены собственными (спиновыми) магнитными моментами электронов. При определенных условиях в кристаллах могут возникать обменные силы, в результате которых магнитные моменты электронов ориентируются параллельно друг другу и возникают области спонтанного(самопроизвольного) намагничивания, называемые доменами.В пределах каждого из доменов ферромагнетик спонтанно намагничен до насыщения и имеет определенный магнитный момент. Направления магнитных моментов отдельных доменов (областей) различны, вследствие чего в отсутствие внешнего поля суммарный момент ферромагнетика равен нулю. Под действием внешнего поля намагниченные области ориентируются в направлении поля и тем самым во много раз усиливают внешнее поле. В этом случае все области спонтанного намагничивания сориентированы вдоль внешнего поля, наступает насыщениеферромагнетика, поэтому значение магнитной проницаемости значительно больше для ферромагнитных материалов, чем для неферромагнитных. А, следовательно, в ферромагнитных материалах при одной и той же напряженности магнитного поля магнитная индукция также во много раз больше, чем в неферромагнитных материалах. Большая магнитная проницаемость ферромагнетиков используется для того, чтобы усиливать магнитные поля в электрических машинах и аппаратах. Если вектор магнитной индукции поля, созданного током катушки в неферромагнитной среде, Вектор магнитной индукции результирующего поля намагниченного ферромагнетика B в этом случае равен геометрической сумме векторов
Следует отметить, что намагниченность Если поместить ферромагнетик, не подвергавшийся воздействию магнитного поля, т. е. магнитный момент которого первоначально был равен нулю, в магнитное поле, то линия Если намагнитить ферромагнетик до насыщения (1 на рисунке 2.1), а затем начать размагничивать его, т. е. уменьшать напряженность поля oт Для полного размагничивания (3 на рисунке 2.1) необходимо к ферромагнетику приложить поле с напряженностью –
Рисунок 2.1 – Семейство петель магнитного гистерезиса
Если периодически намагничивать ферромагнетик в прямом и обратном направлении (например, изменяя плавно значение и направление тока в обмотке кольцевого сердечника, изготовленного из ферромагнетика), то зависимость Если магнитную индукцию выражать в В зависимости от назначения к ферромагнитным материалам предъявляются различные требования. Необходимо, чтобы ферромагнитные материалы, работающие в переменном магнитном поле, имели малую коэрцитивную силу (и соответственно узкую петлю гистерезиса). Такие материалы называются магнитомягкими.Для магнитомягких материалов Магнитомягкие материалы с прямоугольной петлей гистерезиса, получаемой за счет специальной технологии обработки, обладают малым значением Для изготовления постоянных магнитов и подвижных систем в магнитных компасах требуется большая остаточная индукция и большая коэрцитивная сила (и соответственно широкая петля гистерезиса), которая затрудняет размагничивание. Такие материалы называются магнитотвердыми. У магнитотвердых материалов значение остаточной индукции лежит в пределах Деление ферромагнитных материалов на магнитотвердые и магнитомягкие условно, так как имеются материалы с характеристиками, отличными от указанных. Следует отметить, что с возрастанием температуры магнитная проницаемость ферромагнитных материалов уменьшается, причем для каждого материала существует критическая температура, при которой он теряет ферромагнитные свойства, превращаясь в парамагнетик. Ферромагнитные материалы при намагничивании поменяют размеры, вследствие чего они деформируются. Это явление называется магнитострикцией.Однако наряду со свойством изменять размеры при намагничивании ферромагнетики обладают также свойством намагничиваться при растяжении и сжатии. Следовательно, магнитострикционный эффект обратим. В рассмотренной ранее теории переменного тока все индуктивности, входившие в различные виды цепей, представляли собой катушки без ферромагнитных (например, стальных сердечников), так что магнитный поток замыкался в неферромагнитной среде. У таких катушек в силу постоянства магнитной проницаемости среды, в которой замыкается магнитный поток, индуктивность
|