Залишкова індукція і коерцитивної сила

залишкова індукція

Характерною особливістю феромагнетиків є те, що залежність $ \ overrightarrow (\ overrightarrow) $ або $ \ overrightarrow \ left (\ overrightarrow \ right) $ неоднозначна, вона визначена історією намагнічування речовини. Тобто феромагнетика властиво явище гістерезису. Якщо взяти феромагнітний зразок в ненамагніченого стані, помістити його в магнітне поле, яке збільшити до деякого $ H_1 $, тоді залежність B (H) буде зображена кривою Про $ A $ (рис.1). Якщо потім зменшувати напругу магнітного поля від $ H_1 $ до $ _1 $. Крива намагнічування не піде по шляху ОА, а опише криву ACKD. Якщо далі збільшувати напруженість поля від $ _1 $ до $ H_1 $, ми отримаємо замкнену петлю гістерезису ACKDFA.

З рис.1 видно, що при Н = 0 індукція В не дорівнює нулю, а зображується відрізком ОС або OF, це так зване залишкова індукція ($ B_r $). Цьому відрізку відповідає залишкова намагніченість ($ J_r $). Феромагнетик в цьому стані є постійним магнітом. Величини $ B_r $ або $ J_r $ - дві з основних характеристик феромагнетика:

Вирішуємо контрольні з усіх предметів. 10 років досвід! Ціна від 100 руб. термін від 1 дня!

Напишемо недорого і точно в строк! Більш 50 000 перевірених фахівців

Акція! Даруємо 100 руб.
на перше замовлення!

від 200 руб / від 2х годин

від 350 руб / від 2х годин

від 50 руб / від 2х годин

Ферромагнетики залишкова намагніченість яких невелика використовують як осердя трансформаторів і електромагнітів, носіїв для запису і зберігання інформації.

коерцитивна сила

Для подальшого розмагнічування феромагнетика необхідно прикласти зовнішнє магнітне поле, яке буде направлено в сторону протилежну першому полю. Хід зміни магнітної індукції при збільшенні напруженості протилежної поле зображується галуззю кривої CKD (рис.1). Тільки тоді, коли напруженість цього поля досягне значення, яке дорівнює на рис.1 величиною відрізка ОК магнітна індукція і намагніченість феромагнетика стане рівною нулю. Так, напруженість розмагнічуючого поля ($ H_k $) (відрізок ОК) є мірою того, наскільки міцно утримується стан намагнічування феромагнетика. Величина напруженості магнітного поля $ (H_k) $ при якій зникає залишкова намагніченість феромагнетика називається затримує або коерцитивної силою феромагнетика. Значення коерцитивної сили для різних феромагнетиків змінюється в широких межах.

Для м'якого феромагнетика петля гістерезису вузька, відповідно, коерцитивної сила мала. Для матеріалів, які використовуються для постійних магнітів петля гистерезиса широка, коерцитивної сила велика. Ферромагнетики з великою коерцитивної силою називають жорсткими.

Вирішуємо контрольні з усіх предметів. 10 років досвід! Ціна від 100 руб. термін від 1 дня!

Отже, феромагнітні речовини відрізняються від інших магнетиков не тільки великими показниками магнітної проникності і її залежністю від напруженості магнітного поля, а й вельми особливою зв'язком між намагніченістю і напруженістю зовнішнього поля. Ця особливість полягає в явищі гистерезиса з його наслідками: залишкової намагніченістю і коерцитивної силою.

Завдання: Порівняйте роботу при намагнічуванні і розмагнічування феромагнетика і магнетика без гістерезису. Поясніть виникнення різниці.

Повну роботу намагнічування одиниці об'єму магнетика можна записати як:

Вся робота намагнічування йде на збільшення енергії магнітного поля, отже, формула (1.1) також є виразом для об'ємної щільності енергії магнітного поля в магнетику без гістерезису.

Розглянемо магнетик без гістерезису, для якого пряма і зворотні гілки кривої намагнічування збігаються (рис.2).

Елементарну роботу, яку треба зробити, щоб збільшити намагніченість для графіка рис.2 можна виразити як площа криволінійної трапеції 1234. Повна робота, яка відбувається зовнішніми силами, для збільшення індукції магнітного поля від нуля до $ B_1 $ дорівнює площі фігури ОА $ B_1 $, яка обмежена кривою намагнічування і відрізком Про $ B_1 $. Коли магнетик розмагнічується в ланцюг джерела повертається енергія. Вона, як і раніше, дорівнює площі фігури ОА $ B_1 $. Так як гистерезиса немає, обидві гілки кривої збігаються, то робота при намагнічуванні дорівнює роботі при розмагнічування.

Для магнетика з гістерезисом (феромагнетика): якщо збільшувати індукцію від $ B_1 $ до $ B_2 $ (рис.3), буде потрібно робота, яка дорівнює площі фігури $ B_1 $ а1b $ B_2 $, а при розмагнічування до вихідного стану «повертається» робота дорівнює площі $ B_2b2аB_1 $, яка з малюнка очевидно, менше.

При повному циклі перемагнічування на кожну одиницю об'єму феромагнетика доводиться енергія рівна:

де $ S $ - площа петлі гістерезису. Ця енергія витрачається на здійснення роботи проти коерцитивності сил в феромагнетику і переходить в тепло. Ферромагнетики при циклічному перемагничивании нагріваються, причому, чим більше $ H_k $, тобто чим ширше петля гістерезису.