Жидкие кристаллы. Материалы для твердотельных лазеров. Физические процессы в магнитных материалах, страница 3

Переход к 0 происходит в некотором промежутке Тк^f – Tк. При низких температурах , при Т ≈ Тк , причем α₁ ≠ α

Вид зависимости магнитной проницаемости от температуры меняется при различных значениях напряженностти магнитного поля H

На рисунке  Н₄>Н₃>Н₂>Н₁, Н₄ соответствует IV, а Н₁ – I фазе на кривой зависимости В(Н). Рост μ с повышением температуры обусловлен уменьшением магнитной кристаллический анизотропии (разности между энергиями необходимыми для поворота магнитного момента в направлении легкого и трудного намагничивания) и магнитострикции (облегчено смещение стенок доменов). Спад μ связан с уменьшением спонтанной намагниченности Js.

Потери в ферромагнетиках

В переменных полях перемагничивание ферромагнетиков сопровождается энергетическими потерями на гистерезис и вихревые токи, а также на магнитное последействие. Потери на гистерезис пропорциональны площади гистерезисной петли умноженной на частоту переменного поля, потери на вихревые токи

Р_вихр ~ d²B²_max*f²/rn, где d – толщина образца,  В_мах – максимальная индукция петли (индукция насыщения), f – частота поля, ρ – удельное сопротивление обмотки. Для того, чтобы снизить потери на вихревые токи, можно увеличить удельное сопротивление обмотки. Еще один способ – делать сердечники из нескольких продольных листов,уменьшая толщину d. 

Потери на магнитное последействие обусловлены отставанием магнитного напряжения от внешнего поля. Они аналогичны потерям на релаксацию или поляризацию в диэлектриках. Величина потерь пропорциональна площади контура.

Для характеристики потерь вводят тангенс угла потерь

, где  - комплексная магнитная проницаемость:

Величина тангенса угла потерь оределяется с помощью эквивалентной схемы:

Индуктивная катушка с магнитным сердечником можно заменяется индуктивностью и активным сопротивлением:

Активные потери:

Величина  - называется добротность. сердечника.

Вихревые токи, возникающие при перемагничивании, связанные с действие м самоиндукции при изменении поля, экранируют центральные объем сердечника от проникновения поля.

, где

,

σ – толщина слоя, в который проникает поле. Для эффективной защиты схем и приборов от помех, создаваемых генераторными устройствами, и внешних наводок используют экраны с толщиной, определяемой параметром Δ. На радиочастотах это экраны из меди, латуни, алюминия.  Сu (50 Гц): Δ = 1 см. На высоких частотах используются ферромагнитные материалы (с высокой μ).

Особенности ферримагнетиков

Основным представителем этой группы материалов являются ферриты МеО×Fe₂O₃, где М - катион двухвалентного металла.

Большинство ферритов кристаллизируется в структуре шпинели. В этой структуре существует два типа кислородных междоузлий, тетраэдрические и октаэдрические. У катионов в разных междоузлиях магнитные моменты направлены в противоположные стороны, то есть существует две подрешетки с различным направлением магнитного момента. Результирующая намагниченность складывается из намагниченностей решеток

J_M = J_MB - J_MA,

где J_MА – намагниченность решетки А

J_MB – намагниченность решетки В.

Пока ферримагнетик нескомпенсирован, он ведет себя как ферромагнетик. При температуре компенсации происходит переход в парамагнитное состояние или в антиферромагнитное.

В ряде материалов возможно существовании трех и более магнитных подрешеток.

Пример:                         гранат Me₃Fe₅O₁₂

Ме₃³⁺ Fe₂³⁺ Fe₃^3- O₁₂

C       В       А

                    J = J_A – J_B - J_C

Металлы: Y³⁺ или редкоземельные (Lu³⁺).

Основные магнитные материалы

Магнитные материалы

			Специализированного назначения
	Низкочастотные