Теоретические сведения. В соответствии с современными представлениями магнитные свойства материалов обусловлены тремя причинами:

В соответствии с современными представлениями магнитные свойства материалов обусловлены тремя причинами:

- наличие у электрона спинового магнитного момента;

- орбитальным движением электронов в атоме, приводящим к появлению некоторого результирующего магнитного момента за счёт пространственного движения электронного облака;

- магнитным моментом атомного ядра вследствие наличия спиновых моментов протонов и нейтронов.

Диамагнетики и парамагнетики относятся к слабомагнитным материалам.

Практическое применение в технике, и в частности в информатике и радиоэлектронике, получили сильномагнитные материалы (ферро- и ферримагнетики). Магнитные характеристики этих материалов нелинейно зависят от температуры и внешнего магнитного поля – магнитные восприимчивость и проницаемость достигают максимума вблизи точки Кюри (Т_с), а при более высоких температурах резко убывают, так как ферромагнетик переходит в парамагнитное состояние.

Зависимость намагниченности вещества от величины внешнего магнитного поля предопределяет явление гистерезиса и потери энергии при перемагничивании ферромагнетиков.

Состояние магнитного материала характеризуется обратимым смещением границ доменов.

При повышении напряженности магнитного поля значение магнитной проницаемости увеличивается до максимальной, соответствующей углу наклона α _m. При этом на всём участке кривой, начиная с точки А, магнитный материал находится в состоянии необратимого смещения границ доменов, которое означает, что при снятии внешнего магнитного поля домены не возвращаются в исходное состояние и появляется остаточная намагниченность. Для достижения состояния с В=0 требуется приложение противоположно направленного магнитного поля, т.е. возникает явление магнитного гистерезиса (отставания В от Н), графически отображаемого петлёй гистерезиса.

Величина магнитной проницаемости определяется положением рабочей точки и крутизной кривой B=f(H). В этом случае вводятся понятия:

дифференциальной магнитной проницаемости (используется для характеристики состояния магнитного материала при одновременном воздействии на него постоянного и переменного магнитного полей);

импульсной магнитной проницаемости, определяемой на отрезке кривой в интервалах ∆ Н-∆ В.

При дальнейшем повышении напряженности магнитного поля начинает происходить поворот векторов намагниченности доменов в направлении внешнего поля и материал переходит в состояние магнитного насыщения (зависимость B=f(H) становится почти горизонтальной).

Форма петли гистерезиса магнитного материала зависит от его исходного состояния, скорости перемагничивания и максимальной напряженности магнитного поля, регулируя значение которого можно получить семейство петель гистерезиса ферромагнитного материала, как это показано на ри.3.2.

B_s и H_m – соответственно индукция и поле нанасыщения;

B_r – остаточная индукция; H_c – коэрцитивная сила.

Для слабых магнитных полей петля гистерезиса имеет вид эллипса, а петля, полученная при условии насыщения, называется предельной и по ней определяют такие инженерные характеристики магнитного материала, как индукция насыщения B_s, остаточная индукция B_r и коэрцитивная сила H_c. Обычно используются абсолютные значения этих величин. Магнитные материалы с низким значением коэрцитивной силы и большой проницаемостью называют магнитомягкими, а с высокими значениями B_r и H_c – магнитотвердыми.

Ход работы:

Петли магнитного гистерезиса пяти различных образцов представлены на графиках:

Значения граничных частот для каждого из образцов представлены в таблице:

№ образца
, кГц

Значения характеристик петли гистерезиса для пятого образца:

Значение температуры Кюри, для первого образца −