2. .Выводы

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9

"ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ"

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Приобретение практических навыков по снятию петли гистерезиса и кривой намагничивания, а так же по работе с используемой аппаратурой и исследованию свойств магнитных материалов.

2.Краткие теоретические сведения

Это материалы, создающие либо вокруг себя, либо внутри себя магнитное поле.

Магнитное поле зависит от величины протекающего тока и величины магнитной проницаемости. Направление магнитного потока, вызывающего индукцию B, определяется правилом буравчика.

Величина магнитного поля, вызывающего магнитную индукцию, определяется скоростью вращения электронов вокруг атома. Скорость определяется орбитальным и спиновым моментом. В зависимости от того, какой момент сильнее, это приводит к различию магнитных свойств вещества. Если сильный спиновый момент, то такие магниты постоянные, т.е., имеют постоянный магнитный поток. Если сильный орбитальный момент, то такие магниты проявляют индукцию только при помещении их в электрическое поле. Сила взаимодействия магнита определяется магнитной восприимчивостью K_m=M/H, где М – намагниченность вещества под действием магнитного поля, H – напряженность этого поля. В связи с этим различают слабомагнитные и сильномагнитные материалы, если K_m много меньше единицы, то это слабомагнитные материалы.

К слабомагнитным материалам относят парамагнетики и диамагнетики.

К сильномагнитным материалам относят ферро- и ферримагнетики.

– Парамагнетики – это материалы, которые создают магнитное поле внутри себя под действием электрического поля (алюминий, платина).

– Диамагнетики – это материалы, которые ослабляют магнитное поле внутри себя под действием внешнего поля. К этим материалам относятся медь, серебро, свинец.

Ферромагнетики характеризуются тем, что способны мгновенно намагничиваться при слабых полях. Особенность ферромагнетиков состоит в том, что при достижении точки Кюри, они превращаются в парамагнетики. К ферромагнетикам относят железо, никель, кобальт, их сплавы с хромом и марганцем.

Ферримагнетики – это вещества, получившие название от сложных оксидных материалов – ферритов. Под ферритами понимают сложные соединения оксида железа (Fe₂0₃) с оксидом металла МеО.

На сегодняшний день существует два вида намагничивания: легкое и трудное. Легкое намагничивание – это изотропные свойства, а трудное – это анизотропные свойства.

На графике приведена кривая намагничивания в области

А) очень слабых;

Б) слабых;

В) средних;

Г) сильных полей.

Процесс намагничивания материала характеризуется изменением его доменной структуры.

В размагниченном образце оси намагничивания доменов совпадают с осями легкого намагничивания и его равномерного, равносильного направления во все стороны. При появлении внешнего поля магнитная проницаемость материала увеличивается, что приводит к увеличению индукции B. При дальнейшем увеличении поля индукция возрастает и в области сильного поля становится постоянной, а магнитная проницаемость уменьшается.

См. рисунок выше

1) сердечник в ненасыщенном состоянии;

2) сердечник в максимальном состоянии;

3) сердечник в насыщенном состоянии.

Семейство петель образует предельные петли гистерезиса. При изменении индукции от нуля до максимума.

Если индукция максимальна, то образуется кривая перемагничивания, которая называется петлей гистерезиса.

Магнитная проницаемость материалов определяется по формуле μ_a=B/H; μ=B/(μ₀H)=μ_a/ μ₀.

В зависимости от величины магнитной индукции B и степени намагничивания материала, различают несколько видов петель гистерезиса: пологая, крутая, прямоугольная.

В зависимости от использованных материалов их применяют в различных цепях. Например, с пологой петлей в силовых, звуковых трансформаторах. С крутой петлей гистерезиса в фильтрах и элементах памяти. С прямоугольной петлей в переключающих устройствах и элементах памяти.

По ширине петли гистерезиса определяют необходимую величину магнитной индукции. Например, для материалов, имеющих легкое намагничивание, петля гистерезиса – узкая. Для магнитных материалов, имеющих сильное намагничивание, петля гистерезиса – широкая.

В зависимости от ширины петли гистерезиса определенные типы сердечников используют по определенному назначению. Например, переключающие или запоминающие устройства, устройства, работающие на постоянном токе используют материалы с узкой петлей гистерезиса.

μ приблизительно равна отношению приращения индукции к приращению напряженности поля. ∆B/∆H или μ=(1/ μ₀)*(К_в/К_н)*tgα, где К_в и К_н – масштабные коэффициенты по осям B и H соответственно.

Ферриты – это материалы, которые имеют нестабильные магнитные свойства, т.е., их свойства зависят от температуры, наличия царапин, величины протекающего тока.