Анализ основных свойств проводниковых материалов в конструкциях РЭС

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Владимирский Государственный Университет

Кафедра конструирования и технологии радиоэлектронных средств

Лабораторная работа  №2.

по дисциплине

“Материаловедение и материалы ЭС ”

Анализ основных свойств проводниковых материалов

 в конструкциях РЭС

Выполнила:  студентка гр. Р-104

Проверила:   

Владимир 2006

Цель работы: изучение магнитных свойств низкочастотных металлических ферромагнетиков и их зависимости от напряжённости магнитного поля и частоты.

1. Теоретическая часть

К ферромагнетикам относятся материалы, в которых магнитные моменты атомов в пределах некоторой области, называемой доменом, выстраиваются параллельно друг другу, что приводит к спонтанной (самопроизвольной) намагниченности доменов. В отсутствии внешнего магнитного поля состояние, при котором вектор спонтанной намагниченности имел бы одно направление во всем образце, энергетически невыгодно, так как привело бы к рассеянию магнитного потока в окружающее пространство. Поэтому домены ориентируются так, чтобы их магнитный поток был замкнут внутри образца. Соединение домены с различной ориентацией магнитных моментов разделены доменными границами (стенками Блоха), в пределах которых ориентация магнитных моментов плавно изменяется.

Характерными свойствами ферромагнетиков являются нелинейность основной кривой намагничивания и гистерезис. Основная кривая намагничивания представляет собой геометрическое место вершин симметричных петель перемагничивания (рис.1) ; она характеризует зависимость магнитной индукции 6 от напряженности магнитного поля Н .

По мере нарастания напряженности внешнего магнитного поля происходит сначала обратимое (область 1, рис.1), а затем необратимое (область 2) смещение границ доменов, разрастание доменов, направление векторов, намагниченности которых близко к направлению внешнего поля. В еще более сильных полях (область 3) происходит поворот векторов намагниченности доменов в направлении внешнего поля; после чего наступает техническое насыщение, и дальнейшее увеличение напряженности поля приводит к незначительному увеличению индукции за счет парамагнетизма (область 4).

Рис. 1. Зависимость индукции B  магнитной проницаемости  от напряженности магнитного поля H

Индукция и напряженность магнитного поля связаны соотношением  B=Hμμ₀   где μ относительная магнитная проницаемость; μ₀- магнитная постоянная, равная 4π*10^-7 Гн/м.

Рис. 2. Зависимость индукции B  магнитной проницаемости  от напряженности магнитного поля H

Магнитный гистерезис

Изменение мгнитного состояния ферромагнетика при его циклическом перемагничивании характеризуется явлением гистерезиса, т. е. отставания индукции от напряжённости поля. Магнитный гистерезис вызывается необратимыми процессами намагничивания. Ход кривой намагничивания на рисунке показан стрелкой. К основным параметрам петли гистерезиса относятся:

Рис. 3.  Петли гистерезиса и основная кривая намагничивания ферромагнетика

B_s - индукция насыщения;

B_r- остаточная индукция;

H_c - коэрцитивная сила (напряженность размагничивающего поля, при которой B_r становится равной нулю).

Для различных значений H можно получить семейство петель гистерезиса. Петля гистерезиса при B_s называется предельной.

Влияние температуры на магнитные свойства ферромагнетиков

При нагревании ферромагнетика ослабляется роль взаимодействия между доменами, что приводит к постепенной тепловой дезориентации спиновых магнитных моментов и уменьшению спонтанной намагниченности. Выше некоторой температуры происходит распад доменной структуры, т.е. спонтанная намагниченность исчезает и ферромагнетик переходит в паромагнитное состояние. Температуру такого фазового перехода называют магнитной точкой Кюри.

Рис. 4.  Зависимость намагниченности насыщения от температуры

Характер зависимости магнитной проницаемости от температуры в слабых и сильных полях неодинаков. Для начальной магнитной проницаемости  наблюдается отчётливый максимум при температуре несколько ниже точки Кюри. В то же время температурная зависимость магнитной проницаемости, соответствующей сильным магнитным полям (области насыщения), качественно повторяет температурное изменение намагниченности насыщения (рис.5).

Рис. 5. Температурная  зависимость магнитной проницаемости ферромагнетика при различных напряжённостях внешнего поля

Поведение ферромагнетиков переменных магнитных полях

Зависимость магнитной проницаемости от частоты переменного магнитного поля, называемая дисперсией магнитной проницаемости, может иметь релаксационный или резонансный характер.

Рис. 6. Зависимость магнитной проницаемости от частоты