Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Классификация магнитных материалов

Читайте также:
  1. A1. Сущность и классификация организаций. Жизненный цикл организации и специфика управления на различных его этапах.
  2. I. Классификация по контингенту учащихся.
  3. II. Классификация инвестиций
  4. II. Классификация методов исследования ППО
  5. IV. Оформление материалов.
  6. Анализ ассортимента утепляющих материалов
  7. Антивирусные средства. Классификация и характеристики компьютерных вирусов. Методы защиты от компьютерных вирусов.
  8. Антидепрессанты. Классификация. Механизмы действия. Показания к применению. Проявления побочного действия препаратов.
  9. АЭС, предприятия по переработке радиоактивных материалов и радиоактивные отходы. Медицинские установки.
  10. Билет 9. Методы и приемы воспитания. Система методов воспитания и их классификация. Методы формирования сознания личности: этическая беседа, рассказ, диспут и т.д.

Магнитные материалы

Общие сведения о магнетизме

Любое вещество, будучи помещенным в магнитное поле, приобретает некоторый магнитный момент М. Магнитный момент единицы объема вещества называют намагниченностью JМ:

 

JМ=М/V (2.20)

 

При неравномерном намагничивании тела:

 

JМ=dМ/dV (2.21)

 

Намагниченность является векторной величиной; в изотропных телах она направлена либо параллельно, либо антипараллельно напряженности магнитного поля Н. В системе СИ намагниченность выражается в единицах напряженности магнитного поля (А/м).

Намагниченность связана с напряженностью магнитного поля соотношением

 

JМ=kM ·H, (2.22)

 

где kM – безразмерная величина, характеризующая способность данного вещества намагничиваться в магнитном поле и называемая магнитной восприимчивостью.

Магнитная восприимчивость численно равна намагниченности при единичной напряженности поля. Кроме объемной магнитной восприимчивости kМ иногда используют понятие удельной и молярной

магнитных восприимчивостей, которые относят соответственно к единице массы или к молю вещества.

Намагниченное тело, находящееся во внешнем поле, создает собственное магнитное поле, которое в изотропных материалах направленно параллельно или антипараллельно внешнему полю. Поэтому суммарная магнитная индукция в веществе определяется алгебраической суммой индукции внешнего и собственного полей:

 

B=B0+Bi0H+ μ0JM, (2.23)

 

где μ0 =4π·10-7 Гн/м – магнитная постоянная в системе СИ.

Из (2.22) и (2.23) следует

 

B= μ0H(1+kM)= μ0 μH, (2.24)

 

где μ=1+ kM – относительная магнитная проницаемость, показывающая во сколько раз магнитная индукция В поля в данной среде больше, чем магнитная индукция В0 в вакууме.

Первопричиной магнитных свойств вещества являются внутренние скрытые формы движения электрических зарядов, представляющие собой элементарные круговые токи, обладающие магнитными моментами. Такими токами являются электронные спины и орбитальное вращение электронов в атомах. Магнитные моменты протонов и нейтронов приблизительно в тысячу раз меньше магнитного момента электрона. Поэтому магнитные свойства атома определяются целиком электронами, а магнитным моментом ядра можно пренебречь.

Классификация магнитных материалов

Применяемые в радиотехнике магнитные материалы подразделяют на две основные группы: магнитомягкие и магнитотвердые. В отдельную группу выделяют материалы специализированного назначения.

Магнитомягкие
Магнитотвердые
Магнитные материалы

Рисунок 2.16 – Классификация магнитных материалов

 

К магнитомягким относят магнитные материалы с малой коэрцитивной силой и высокой магнитной проницаемостью. Они обладают способностью намагничиваться до насыщения в слабых магнитных полях, характеризуются узкой петлей гистерезиса и малыми потерями на перемагничивание. Магнитомягкие материалы используются в основном в качестве различных магнитопроводов: сердечников дросселей, трансформаторов, электромагнитов, магнитных систем электро-измерительных приборов и т.п. К магнитомягким материалам можно отнести низкоуглеродистые стали, кремнистую электротехническую сталь, низкокоэрцитивные сплавы, ферриты и магнитодиэлектрики. Приведем пределы изменения параметров магнитомягких материалов:

МНАЧ =5 – 35000(100000); НС =0.08 – 800 А/м;

ММАХ =3500 – 200000(900000); ВS =0.13 – 2.45 Т.

Магнитотвердые материалы характеризуются широкой петлёй гистерезиса, то есть они имеют большое значение коэрцитивной силы и остаточной индукции. Магнитотвердые материалы применяются при изготовлении постоянных магнитов для записи и хранения звука и изображения. Постоянный магнит работает при наличии размагничивающего поля, поэтому его остаточная индукция не равна Вr, а несколько ниже, и свойства постоянного магнита определяются характером изменения индукции по участку петли гистерезиса, лежащего во втором квадранте, - по кривой размагничивания. Специфической характеристикой магнитопровода с зазором является энергия, выделяемая в зазор: W=(B∙H)/2.

Если в первом квадранте изобразить график изменения энергии, то эта кривая пройдет через максимум, так как в двух крайних точках энергия, выделяемая в зазор, равна нулю(рисунок 2.17): при В=Вr Н=0, отсюда В∙Н=0 и при В=0 Н=НС, В∙Н=0. Верхняя нулевая точка соответствует отсутствию зазора, нижняя – бесконечному зазору. Правильно сконструировать постоянный магнит – значит найти такое соотношение длины магнитопровода и зазора, при котором энергия в зазоре была бы максимальна. Чем выше Вr и НС материала и чем прямоугольнее петля гистерезиса, тем выше энергия зазора. Форму кривой размагничивания оценивают коэффициентом выпуклости

 

. (2.25)

 

 

Повышение Br достигается применением материалов с высокой плотностью магнитных моментов и увеличением степени прямоугольности петли. Прямоугольность петли повышается созданием магнитных текстур, при этом домены переориентируются примерно в одинаковых полях. Коэрцитивную силу повышают за счет создания внутренних механических напряжений, что затрудняет переориентацию доменов.

В процессе работы постоянного магнита возможно смещение рабочей точки (точка, при которой W максимальна). Это вызывается изменением величины воздушного зазора, под действием внешних магнитных полей, температуры, тряски, ударов и т.п. Изменение магнитного состояния во всех перечисленных случаях происходит по кривым возврата, которые представляют собой частные петли гистерезиса с вершиной, лежащей на кривой размагничивания. Как правило, эти кривые возврата узки и их обычно заменяют прямыми линиями (смотрим рисунок 2.17). Ход прямой возврата оцениваетсякоэффициентом возврата μ=∆В/∆Н, μ 1 – 10. Чем меньше коэффициент возврата, тем стабильнее магнитная цепь. Кроме основных параметров магнитотвердых материалов оказываются существенными механическая прочность, технологичность, электросопротивление, стоимость, стабильность. Магнит считается стабилизированным, если он не меняет свойств с течением времени и возвращается к первоначальному магнитному состоянию после устранения внешней причины, которая вывела его из этого состояния.

Нестабильность свойств может быть обратимой и необратимой. Обратимые процессы связаны с изменением доменного строения материала, которое может быть восстановлено в результате термомагнитной обработки. Необратимые процессы связаны с кристаллографическими деформациями, которые уже невозможно восстановить. На практике для стабилизации свойств магнита применяют предварительное искусственное старение (обработка температурными циклами), частичное размагничивание и др. При этом необратимые процессы резко уменьшаются.

К материалам специализированного назначения относятся материалы с прямоугольной петлей гистерезиса, ферриты для устройств сверхвысокочастотного диапазона и магнитострикционные материалы.

 




Дата добавления: 2015-04-11; просмотров: 31 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав

<== 1 ==> | 2 |


lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.007 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав