При нагреве выше определенной температуры ферромагнетики становятся парамагнетиками. Эта температура зависит от вида материала и называется его точкой Кюри.
Рис. 1
Для ферромагнетиков значение относительной магнитной проницаемости µ зависит от величины магнитной индукции B. Обычно эта зависимость характеризуется кривой намагничивания материала B= f (H) (рис. 1). Для полностью размагниченного материала (B = 0, H = 0), рост индукции B с ростом напряженности H идет по кривой 1 вплоть до значения B = Bmax, после чего увеличение H уже не дает значительного увеличения B. Это значение индукции Bmax называется индукцией насыщения материала. Кривая 1 – основная, начальная кривая намагничивания материала.
Если в некоторой точке кривой 1 (например при H = H1 и B = B1) начать уменьшать напряженность магнитного поля H, то индукция B будет снижаться не по кривой 1, а по кривой 2, по которой, снижая напряженность до H= –H1 можно дойти до значения индукции B= –B1. Если в этот момент начать снова увеличивать напряженность H, индукция B, увеличиваясь по кривой 3, при H= H1 снова достигнет величины B1. Замкнутая кривая 2–3 представляет собой частный цикл намагничивания материала и иллюстрирует присущее ферромагнетикам явление магнитного гистерезиса. Площадь внутри этой кривой равна энергии, которую необходимо затратить на осуществление полного цикла перемагничивания материала при B= ± B1. В материале эта энергия выделяется в виде тепла. Различные материалы характеризуются удельными потерями на перемагничивание, которые показывают какая мощность выделяется в одном килограмме (или в единице объема) материала при заданном режиме работы (при известном значении Δ B и рабочей частоте). Иногда этот параметр включает в себя также и потери на вихревые токи. В справочниках приводят значения потерь на частоте 50 Гц, но могут быть даны значения для других частот. Для конкретных условий надо пересчитывать удельные потери для своего режима [6, С. 88].
Если размагничивание материала начинать не от B= B1, а от B= Bmax, (доводя, соответственно, до B= –Bmax, то получим предельный цикл намагничивания материала (кривые 4–5). Его характерные точки – остаточная индукция ± Br (магнитная индукция в материале при H = 0) и коэрцитивная сила ± Hс (то есть напряженность магнитного поля, которую необходимо создать для уменьшения магнитной индукции в материале до нуля). Легко видеть, что аналогичные точки существуют и на каждом частном цикле намагничивания, однако, в качестве характеристик магнитных материалов используются лишь остаточная индукция Br, максимальная индукция насыщения Bmax и коэрцитивная сила Hс, соответствующие предельному циклу намагничивания.
Коэрцитивная сила и форма петли гистерезиса характеризуют свойство материала сохранять остаточную намагниченность и определяют области применения ферромагнетиков.
Материалы с широкой петлей гистерезиса и, соответственно, с большой коэрцитивной силой и остаточной индукцией называются магнитотвердыми или магнитожесткими и используются для изготовления постоянных магнитов. К этой группе относятся различные материалы на основе железа, вольфрама, алюминия, редкоземельных элементов (например, самарий, празеодим). Коэрцитивная сила магнитотвердых материалов составляет Hс = 103 … 104 А/м, а остаточная индукция Br = 0,8 … 1,5 Тл. [8]
Материалы, характеризующиеся узкой петлей гистерезиса и малой коэрцитивной силой, – магнитомягкие. Это железо, малоуглеродистые стали, электротехнические стали, сплавы, ферриты и т. д. [6]. Область применения магнитомягких материалов – самые различные электромагнитные устройства, от поворотных магнитов ускорителей до трансформаторов и иных устройств, где по условиям работы происходит перемагничивание в переменных полях.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.