- •1 Вопрос Магнитное поле, его свойства и характеристики.
- •2 Вопрос Виды магнетизма
- •3 Вопрос Магнитные характеристики вещества. Гистерезис.
- •4 Вопрос Классификация магнитных материалов.
- •5 Вопрос Система уравнений Максвелла. Граничные условия
- •§ 2. Система уравнений Максвелла — основа электродинамики
- •6 Вопрос Физические основы магнитного метода контроля
- •7 Вопрос Магнитное поле рассеяния дефектов
- •8 Вопрос Классификация первичных преобразователей магнитных полей
- •9 Вопрос Магнитопорошковая дефектоскопия
- •10 Вопрос Феррозондовая дефектоскопия
- •11 Магнитографическая дефектоскопия.
- •14 Классификация вихретоковых преобразователей и области их применения.
- •15 Годограф относительного напряжения
- •17 Методы выделения полезной информации при вихретоковом методе контроля.
3 Вопрос Магнитные характеристики вещества. Гистерезис.
Вещество, создающее собственное магнитное поле, называетсянамагниченным. Намагниченность возникает при помещении вещества во внешнее магнитное поле.
Гипотеза Ампера: магнитные свойства тела определяются микроскопическими электрическими токами (орбитальное движение электронов в атомах, наличие у электрона собственного магнитного момента, имеющего квантовую природу) внутри вещества. Если направления этих токов неупорядочены, порождаемые ими магнитные поля компенсируют друг друга, т.е. тело не намагничено. Во внешнем магнитном поле происходит упорядочение этих токов, вследствие чего в веществе и возникает "собственное" магнитное поле (намагниченность).
Физическая величина, показывающая, во сколько раз индукция магнитного поля в одной среде больше или меньше индукции магнитного поля в вакууме, называется магнитной проницаемостью µ.
Для пара- и диамагнетиков намагниченность I прямо пропорциональна индукции B0магнитного поля в вакууме.
Для характеристики явления намагничивания вещества вводится величина Iназываемая намагниченностью вещества. Намагниченность в СИ определяется формулой: . Для ферромагнитных тел намагниченность Iявляется сложной нелинейной функцией B0. Зависимость I от величины В0/µ0называется кривой намагниченности (рис.2). Кривая указывает на явление магнитного насыщения: начиная с некоторого значения В0/µ0= В0Н/µ0, намагниченность практически остается постоянной, равной Iн(намагниченность насыщения).
Магнитным гистерезисом ферромагнетика называется отставание изменения величины намагниченности ферромагнитного вещества от изменения внешнего магнитного поля, в котором находится вещество. Важнейшей причиной магнитного гистерезиса является характерная для ферромагнетика зависимость его магнитных характеристик (µ, I) не только от состояния вещества в данный момент, но и от значений величин µ и I в предыдущие моменты времени. Таким образом, существует зависимость магнитных свойств от предшествующей намагниченности вещества.
Петлей гистерезиса называется кривая зависимости изменения величины намагниченности ферромагнитного тела, помещенного во внешнее магнитное поле, от изменения индукции этого поля от + В0/µ0до – В0/µ0и обратно. Значение + В0/µ0соответствует намагниченности насыщения IН. Для того чтобы полностью размагнитить ферромагнитное тело, необходимо изменить направление внешнего поля. При некотором значении магнитной индукции – В0К, которой соответствует величина В0К/µ0, называемая коэрцитивной(задерживающей) силой, намагниченность I тела станет равной нулю.
Коэрцитивная сила и форма петли гистерезиса характеризуют свойство ферромагнетика сохранять остаточное намагничивание и определяют использование ферромагнетиков для различных целей. Ферромагнетики с широкой петлей гистерезиса называются жесткими магнитными материалами (углеродистые, вольфрамовые, хромовые, алюминиево-никелевые и другие стали). Они обладают большой коэрцитивной силой и используются для создания постоянных магнитов различной формы (полосовых, подковообразных, магнитных стрелок). К мягким магнитным материалам, обладающим малой коэрцитивной силой и узкой петлей гистерезиса, относятся железо, сплавы железа с никелем. Эти материалы используются для изготовления сердечников трансформаторов, генераторов и других устройств, по условиям работы которых происходит перемагничивание в переменных магнитных петлях. Перемагничивание ферромагнетика связано с поворотом областей самопроизвольного намагничивания. Работа, необходимая для этого, совершается за счет энергии внешнего магнитного поля. Количество теплоты, выделяющейся при перемагничивании, пропорционально площади петли гистерезиса.