магнітотверді матеріали
Магнітні матеріали мають здатність при внесенні їх в магнітне поле намагнічуватися, а деякі з них зберігають свою намагніченість і після припинення впливу магнітного поля.
1.Основні характеристики магнітних матеріалів
Магнітні властивості матеріалів характеризується петлею гистерезиса, кривої намагнічування, магнітною проникністю, втратами енергії при перемагнічування.
1.1. Петля гістерезису. При циклічному зміні напр
яженності постійного магнітного поля від 0 до + Н, від + Н до Н і знову від Н до + Н крива зміни індукції (крива перемагнічування) має форму замкнутої кривої - петлі гистерезиса. Для слабких полів петля має вигляд еліпса (рис 1.1). При збільшенні значення напруженості магнітного поля Н отримують серію укладених одна в іншу петель гистерезиса. Коли всі вектори намагніченості доменів визначаться вздовж напрямку поля, процес намагнічування закінчиться станом технічного насичення намагніченості матеріалу. Петлю гістерезису, отриману за умови насичення намагнічування, називають граничною петлею гістерезису. Вона характеризується максимально досягнутим значенням індукції Bs, називається індукцією насичення. При зменшенні напруженості магнітного поля від + Н до 0 магнітна індукція зберігає залишкову індукцію Вс. Щоб отримати залишкову магнітну індукцію, що дорівнює 0, необхідно докласти протилежно спрямоване розмагнічуюче поле певної напруженості НС. Негативна напруженість магнітного поля НС називається коерцитивної силою матеріалу. При досягненні напруженості магнітного поля значення Н, а потім 0 знову виникає залишкова індукція -Вс. Якщо підвищити напруженість магнітного поля до + Нс, то залишкова магнітна індукція Нд дорівнюватиме 0.
Площа гістерезисних петель в проміжних і граничному станах характеризує розсіювання електричної енергії в процесі перемагнічування матеріалу, тобто втрати на гістерезис. Площа гистерезисной петлі залежить від властивостей матеріалу, його геометричних розмірів і частоти перемагнічування.
За граничної петлі гістерезису визначають такі характеристики магнітних матеріалів, як індукцію насичення Bs, залишкову індукцію Нд, коерцитивної силу Нс.
Крива намагнічування. Це найважливіша характеристика магнітних матеріалів, вона показує залежність намагніченості або магнітної індукції матеріалу від напруженості зовнішнього поля Н. Магнітна індукція матеріалу Bi вимірюється в теслах (Тл) і пов'язана з намагніченістю М формулою
Основна (комутаційна) крива намагнічування являє собою геометричне місце вершин петель гістерезису, отриманих при циклічному перемагничивании (див. Рис. 1.1) і відображає зміну магнітної індукції В в залежності від напруженості магнітного поля Н, яке створюється в матеріалі при намагнічуванні. Напруженість магнітного поля в зразку у вигляді тороїда, коли магнітна ланцюг замкнута, дорівнює напруженості зовнішнього поля Н в. У розімкнутого магнітного ланцюга на кінцях зразка з'являються магнітні полюси, що створюють розмагнічуюче поле Нр. Різниця між магнітними напруженням зовнішнього і розмагнічуючого полів визначають внутрішню магнітну напруженість Hi матеріалу.
Основна крива намагнічування (рис 1.2) має ряд характерних ділянок, які можна умовно виділити при намагнічуванні монокристалла феромагнетика. Перша ділянка кривої намагнічування відповідає процесу зміщення кордонів менш сприятливо орієнтованих доменів. На другій ділянці відбувається поворот векторів намагніченості доменів в напрямку зовнішнього магнітного поля. Третя ділянка відповідає Парапроцесс, тобто завершального етапу процесу намагнічування, коли сильне магнітне поле повертає в напрямку свого дії не зорієнтовані магнітні моменти доменів феромагнетика.
1.3. Магнітна проникність. Для характеристики поведінки магнітних матеріалів в поле з напруженістю Н користуються поняттями абсолютної магнітної проникності mа і відносної магнітної проникності m0.
Підставляючи ці значення в співвідношення конкретні значення В і Н, отримують різні види магнітної проникності які застосовують в техніці. Найбільш часто використовують поняття нормальної m, початкової mн, максимальної mmax, диференціальної mдіф і імпульсної m і магнітної проникності.
Відносну магнітну проникність матеріалу m отримують по основній кривій намагнічування. Для простоти слово «відносна» не згадується.
Магнітну проникність при Н = 0 називають початковою магнітною проникністю mн. Її значення визначається при дуже слабких полях (приблизно 0,1 А / м).
Максимум на кривій проникності, відповідний II ділянці кривої намагнічування (див. Рис. 2), характеризується значенням максимальної магнітної проникності mmax. Початкова і максимальна магнітні проникності є окремі випадки нормальної магнітної проникності. Їх значення поряд з Bs, Нд та Нс є найважливішими параметрами магнітного матеріалу.
У сильних полях в області насичення магнітна проникність прагне до одиниці.
1.4. Втрати енергії при перемагнічування. Це незворотні втрати електричної енергії, яка виділяється в матеріалі у вигляді тепла.
Втрати на перемагнічування магнітного матеріалу складаються з втрат на гістерезис і динамічних втрат.