Наша сеть партнеров Banwar
магнітна проникність
Фізична величина, що показує, у скільки разів індукція магнітного поля в одному середовищі більше або менше індукції магнітного поля в вакуумі, називається магнітною проникністю μ ..
Речовина, що створює власне магнітне поле, називаетсянамагніченним. Намагніченість виникає при приміщенні речовини в зовнішнє магнітне поле.
Гіпотеза Ампера: магнітні властивості тіла визначаються мікроскопічними електричними струмами (орбітальний рух електронів в атомах, наявність у електрона власного магнітного моменту, що має квантову природу) всередині речовини. Якщо спрямування цих струмів невпорядковані, породжувані ними магнітні поля компенсують один одного, тобто тіло не намагнічене. У зовнішньому магнітному полі відбувається впорядкування цих струмів, внаслідок чого в речовині і виникає "власне" магнітне поле (намагніченість).
Магнітні властивості речовини
- Діамагнетик - μ трохи <1. μвісмута = 0,9998 (свинець, цинк, азот і ін.).
- Парамагнетики - μ трохи> 1. μалюмінія = 1,000023 (кисень, нікель і ін.).
Для пара- і діамагнетиків намагніченість I прямо пропорційна індукції B0 магнітного поля в вакуумі.
3. Феромагнетики - μ >> 1. μсталі = 8.103 (залізо, нікель, кобальт і їхні сплави). Сплав заліза з нікелем: μ = 2,5.105.
властивості феромагнетиків
- Мають залишковим магнетизмом.
- μ залежить від індукції зовнішнього магнітного поля.
- Температура, при якій зникають феромагнітні властивості, називається точкою Кюрі (речовина стає парамагнетиком; точка Кюрі для заліза дорівнює 7700С, для нікелю 3600С).
Для характеристики явища намагнічування речовини вводиться величина Iназиваемая намагниченностью речовини. Намагніченість в СІ визначається формулою
Для феромагнітних тел намагніченість Iявляется складної нелінійної функцією B0. Залежність I від величини В / μ0 називається кривою намагніченості (рис.2). Крива вказує на явище магнітного насичення: починаючи з деякого значення В / μ0 = В0н / μ0, намагніченість практично залишається постійною, рівною Iн (намагніченість насичення).
Магнітним гістерезисом (Від грецького «hysteresis» - відставання слідства від його причини) феромагнетика називається відставання зміни величини намагніченості феромагнітної речовини від зміни зовнішнього магнітного поля, в якому знаходиться речовина. Найважливішою причиною магнітного гістерезису є характерна для феромагнетика залежність його магнітних характеристик (μ, I) не тільки від стану речовини в даний момент, але і від значень величин μ і I в попередні моменти часу. Таким чином, існує залежність магнітних властивостей від попередньої намагніченості речовини.
Петлею гистерезиса називається крива залежності зміни величини намагніченості феромагнітного тіла, поміщеного в зовнішнє магнітне поле, від зміни індукції цього поля від + В / μ0 до - У / μ0 і назад. Значення + В / μ0 відповідає намагніченості насичення Iн. Для того щоб повністю розмагнітити феромагнітна тіло, необхідно змінити напрямок зовнішнього поля. При деякому значенні магнітної індукції - В0к, якій відповідає величина В0к / μ0, звана коерцитивної (затримує) сілoй, намагніченість I тіла стане рівною нулю.
Коерцитивна сила і форма петлі гистерезиса характеризують властивість феромагнетика зберігати залишкове намагнічування і визначають використання феромагнетиків для різних цілей. Ферромагнетики з широкою петлею гистерезиса називаються жорсткими магнітними матеріалами (вуглецеві, вольфрамові, хромові, алюмінієво-нікелеві та інші стали). Вони володіють великою коерцитивної силою і використовуються для створення постійних магнітів різної форми (смугових, підковоподібних, магнітних стрілок). До м'яких магнітним матеріалам, які малої коерцитивної силою і вузькою петлею гистерезиса, відносяться залізо, сплави заліза з нікелем. Ці матеріали використовуються для виготовлення сердечників трансформаторів, генераторів і інших пристроїв, за умовами роботи яких відбувається перемагнічування в змінних магнітних петлях. Перемагнічування феромагнетика пов'язане з поворотом областей мимовільного намагнічування. Робота, необхідна для цього, відбувається за рахунок енергії зовнішнього магнітного поля. Кількість теплоти, що виділяється при перемагничивании, пропорційно площі петлі гістерезису.
При температурах менших точки Кюрі будь феромагнітна тіло складається з доменів - малих областей з лінійними розмірами порядку 10-2 -10-3 см, всередині яких існує найбільша величина намагніченості, що дорівнює намагніченості насичення. Домени називаються інакше областям і мимовільної намагніченості. Під час відсутності зовнішнього магнітного поля вектори магнітних моментів окремих доменів орієнтовані всередині феромагнетика абсолютно безладно, так що сумарний магнітний момент всього тіла дорівнює нулю (рис.). Під впливом зовнішнього магнітного поля у феромагнетиках відбувається поворот уздовж поля магнітних моментів не окремих атомів або молекул, як в парамагнетиках, а цілих областей мимовільної намагніченості - доменів. При збільшенні зовнішнього поля розміри доменів, намагнічених вздовж зовнішнього поля, ростуть за рахунок зменшення розмірів доменів з іншими (не співпадають з напрямком зовнішнього поля) орієнтаціями. При досить сильному зовнішньому магнітному полі все феромагнітна тіло виявляється намагніченим. Величина намагніченості досягає максимального значення - настає магнітне насичення. Під час відсутності зовнішнього поля частина магнітних моментів доменів залишається орієнтованою, і цим пояснюється існування залишкової намагніченості і можливість створення постійних магнітів.
Застосування ферромагнетиков в техніці. Ротори генераторів і електродвигунів; сердечники трансформаторів, електромагнітних реле; в електронно-обчислювальних машинах (ЕОМ), телефонах, магнітофонах, на магнітних стрічках.
