- •1.Электротехнический материал. Требования, предъявляемые к электротехническим материалам.
- •2.Электрофизические процессы в металлических проводниках. Удельная теплопроводность в металлах. Влияние примеси на удельное сопротивление.
- •3.Электрофизические процессы в металлических проводниках. Зависимость между свойствами сплавов (удельное сопротивление, твердость) и их диаграммами состояния.
- •4.Электрофизические процессы в металлических проводниках. Влияние деформации на удельное сопротивление.
- •5. Электрофизические процессы в металлических проводниках. Влияние температуры на удельное сопротивление металлов.
- •6. Электрофизические процессы в металлических проводниках. Влияние размеров проводника на удельное сопротивление.
- •8. Электрофизические процессы в металлических проводниках. Эмиссионные и контактные явления в металлах.
- •9.Электрофизические процессы в металлических проводниках. Тепловые свойства металлов. Тепловое расширение.
- •10. Электрофизические процессы в металлических проводниках. Тепловые свойства металлов. Теплопроводность.
- •11.Электрофизические процессы в металлических проводниках. Тепловые свойства металлов. Теплоемкость.
- •12. Проводниковые материалы. Медь. Влияние примесей на физические свойства меди.
- •13.Проводниковые материалы. Медь. «Водородная болезнь» меди.
- •14.Проводниковые материалы. Медь. Коррозионная стойкость меди.
- •15. Проводниковые материалы. Медь. Сравнительные характеристики меди марок мт и мм
- •16. Бронзы. Состав, свойства, область применения в электротехнике.
- •17. Латуни. Состав, свойства, область применения в электротехнике.
- •18. Проводниковые материалы. Алюминий. Сравнительная характеристика алюминиевых и медных проводников. Гальваническая коррозия контакта Al и Cu.
- •19. Проводниковые материалы. Алюминий. Свойства твердой и мягкой алюминиевой проволоки.
- •21. Биметаллические проводники. Назначение, свойства.
- •22. Сверхпроводники. Влияние внешних факторов на сверхпроводимость.
- •23. Сверхпроводники 1-го и 2-го рода. Свойства, диаграммы состояния.
- •24. Сверхпроводники 3-го рода и высокотемпературные сверхпроводники. Перспективы применения в электроэнергетике.
- •25. Материалы высокого сопротивления. Манганин. Состав, свойства, применение.
- •26. Материалы высокого сопротивления. Константан. Состав, свойства, применение.
- •27. Материалы высокого сопротивления. Нагревостойкие сплавы. Состав, свойства, применение.
- •28. Основы технологии пайки металлов. Классификация припоев. Условные обозначения, свойства и назначение мягких припоев.
- •29. Основы технологии пайки металлов. Флюсы и припои для низкотемпературной пайки.
- •30. Основы технологии пайки металлов. Флюсы и припои для высокотемпературной пайки.
- •31. Общие сведения и классификация полупроводниковых металлов.
- •32. Общие сведения о собственных и примесных полупроводниках. Электропроводность собственных полупроводников.
- •33. Общие сведения о собственных и примесных полупроводниках. Электропроводность примесных полупроводников.
- •34. Виды примеси полупроводникового материала. Акцепторная примесь
- •35. Виды примеси полупроводникового материала. Донорная примесь.
- •37. Зависимость удельной электропроводности полупроводников от температуры
- •38. Диэлектрические материалы. Поляризация диэлектриков.
- •39. Диэлектрические материалы. Удельное сопротивление диэлектриков.
- •40. Диэлектрические материалы. Диэлектрические потери. Тангенс угла диэлектрических потерь.
- •41. Диэлектрические материалы. Электрическая прочность диэлекриков. Виды пробоя диэлектриков.
- •42. Нагревостойкость, классы нагревстойкости. Холодостойкость диэлектриков.
- •43. Светостойкость и тропикостойкость диэлектриков.
- •44. Классификация материалов по поведению в магнитном поле.
- •45. Основные характеристики магнитных материалов. Магнитодвижущая сила, магнитное сопротивление, напряженность магнитного поля, магнитная индукция
- •46. Магнитные материалы. Основная кривая намагничивания
- •47. Магнитные материалы. Процессы при намагничивании ферромагнетиков (петля гистерезиса).
- •48. Магнитные материалы. Поведение ферромагнетиков в переменных магнитных полях (магнитные потери).
- •49. Магнитные материалы. Области применения. Свойства.
46. Магнитные материалы. Основная кривая намагничивания
Магнитные материалы, Магнетики — материалы, вступающие во взаимодействие с магнитным полем, выражающееся в его изменении, а также в других физических явлениях — изменение физических размеров, температуры, проводимости, возникновению электрического потенциала и т. д. В этом смысле к магнетикам относятся практически все вещества (поскольку ни у какого из них магнитная восприимчивость не равна нулю точно), большинство из них относится к классам диамагнетиков (имеющие небольшую отрицательную магнитную восприимчивость — и несколько ослабляющие магнитное поле) или парамагнетиков (имеющие небольшую положительную магнитную восприимчивость — и несколько усиливающие магнитное поле); более редко встречаются ферромагнетики (имеющие большую положительную магнитную восприимчивость — и намного усиливающие магнитное поле).
К магнитным материалам с точки зрения техники относят вещества, обладающие определенными магнитными свойствами и используемые в современной технологии. Магнитными материалами могут быть различные сплавы, химические соединения, жидкости.
В основном магнитные материалы относятся к группе ферромагнетиков и делятся на две большие группы — Магнитотвёрдые материалы и Магнитомягкие материалы. В то же время в связи с успехом в науках изучающих магнетизм и с развитием большой исследовательской работы в области изучения магнитных материалов, появились новые большие группы магнитных материалов: магнитострикционные материалы, магнитооптические материалы, термомагнитные материалы.
Основная кривая намагничивания — важнейшая характеристика магнитных материалов. Физика процессов намагничивания магнитных материалов может быть понята при отождествлении ее с характерными участками основной кривой намагничивания.
47. Магнитные материалы. Процессы при намагничивании ферромагнетиков (петля гистерезиса).
Петля Гистерезиса - кривая зависимости магнитной индукции ферромагнитного тела, помещенного во внешнее магнитное поле, от напряженности этого поля при циклическом перемагничивании.
48. Магнитные материалы. Поведение ферромагнетиков в переменных магнитных полях (магнитные потери).
Перемагничивание ферромагнетиков в переменных полях сопровождается потерями энергии, вызывающими нагрев материала. В общем случае потери на перемагничивание складываются из потерь на гистерезис, на вихревые токи и последействие. Вкладом потерь на последействие в разогрев ферромагнетика обычно можно принебречь.
Потери на гистерезис за один цикл перемагничивания, отнесенные к единице объема вещества, определяются площадью статической петли гистерезиса полученной при медленном изменении магнитного потока.
Для вычисления потерь можно использовать эмпирическую формулу
Эг=Bmn ,
где - коэффициент зависящий от свойств материала;
Bm - максимальная индукция достигаемая в данном цикле;
n = 1.6 - 2 - в зависимости от Вm.
Потери на гистерезис обусловлены необратимыми процессами перемагничивания.
Для практических целей более важна активная мощность, выделяющаяся в ферромагнетике при его перемагничивании.
Мощность, обусловленная потерями на гистерезис, определяется как:
Pг = Вmn f V,
где V - объем образца; f - частота перемагничивания.
В слабых полях и на высоких частотах динамическая петля гистерезиса вследствие отставания индукции от напряженности поля имеет форму эллипса. Угол отставания называют углом магнитных потерь. Тангенс угла магнитных потерь можно определить из эквивалентной схемы.
tg = r/(L),
где L - индуктивность катушки с сердечником из ферромагнетика;
r - сопротивление, эквивалентное всем видам потерь на перемагничивание.
С учетом этого активная мощность потерь рассчитывается по формуле
Pa = I2 L tg .
Величину, обратную tg, называют добротностью сердечника
Qc = 1/ tg .
Вихревые токи возникают в проводящей среде за счет э.д.с. самоиндукции. Динамическая петля гистерезиса шире статистической, поскольку к потерям на гистерезис добавляются потери на вихревые токи, которые увеличиваются пропорционально частоте.
Мощность, обусловленная потерями на вихревые токи, определяется эмпирической формулой
Pт = f2Bm2 V
где - коэффициент, пропорциональный удельной проводимости материала и зависящий от геометрической формы и площади поперечного сечения намагничиваемого образца.
Для уменьшения потерь на вихревые токи необходимо использовать магнитный материал с повышенным удельным сопротивлением, либо собирать сердечник из тонких листов, изолированных друг от друга. Удельная мощность, расходуемая на вихревые токи, связана с толщиной листа h соотношением:
pт = Pт/Vd = 1.64 h2 f2 Bm2/d, Вт/кг,
где - удельная проводимость; d - плотность материала.
Вихревые токи оказывают размагничивающее действие на сердечник - уменьшается индукция и эффективная магнитная проницательность. Переменный магнитный поток неравномерно распределен по сечению магнитопровода.
Изменение величины магнитной индукции по сечению сердечника вдоль нормали z к его поверхности описывается уравнением
Bm = Bm0 exp(- z/
где Вm0 - магнитная индукция на поверхности сердечника;
= (1/( f 0 1/2 - глубина проникновения поля в вещество.
Магнитная индукция имеет наименьшее значение в центральных частях сечения.
Явление затухания электромагнитной волны при ее распространении в проводящей среде используется при создании электромагнитных экранов. Для эффективной защиты толщина стенок экрана должна превышать глубину проникновения электрического поля в вещество.
Потери на магнитное последействие обусловлены отставанием магнитной индукции от изменения напряженности магнитного поля. Время установления стабильного магнитного состояния от долей миллисекунды до нескольких минут и существенно возрастает с понижением температуры. Физическая природа потерь на магнитное последействие во многом аналогична релаксационной поляризации диэлектриков.