Магнитная проницаемость ферромагнетика. Напряженность магнитного поля. Петля гистерезиса. График зависимости магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Санкт-Петербургский Государственный Институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)

Кафедра общей и технической физики

Расчетно-графическая работа №1

Вариант №2

Выполнил: студент  гр. БТП-04              ___________                         / /

                                                                                                                 ^{(подпись)                                                               (Ф.И.О.)}

Оценка: _____________

Дата: __________________

Проверил:            __доцент __                     __________                         / /

                                                    ^{(должность)                                          (подпись)                                                        (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2005 год

1. Задание в соответствии с вариантом

В таблице приведены координаты некоторых точек предельного гистерезисного цикла некоторого ферромагнетика. Построить петлю гистерезиса и график зависимости магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля. (Рекомендованный масштаб: 10 мм = 100 А/м и 10 мм = 0,20 Тл). Определить коэрцитивную силу и индукцию при насыщении. Вычислить намагниченность насыщения и остаточную намагниченность.

2. Краткое теоретическое содержание

Явление, изучаемое в расчетно-графическом задании - ферромагнетизм

Гистерезис (отставание, запаздывание) - явление, которое состоит в том, что физическая величина, характеризующая состояние тела (намагниченность), неоднозначно зависит от физической величины, характеризующей внешние условия (магнитного поля). Гистерезис наблюдается в тех случаях, когда состояние тела определяется внешними условиями не только в данный момент времени, но и в предшествующие моменты. Неоднозначная зависимость величин наблюдается в любых процессах, т.к. для изменения состояния тела всегда требуется определённое время (время релаксации) и реакция тела отстаёт от вызывающих её причин. Такое отставание тем меньше, чем медленнее изменяются внешние условия. Однако для некоторых процессов отставание при замедлении изменения внешних условий не уменьшается. В этих случаях неоднозначная зависимость величин называется гистерезисной и изображается кривой, называемой петлей гистерезиса. Гистерезис наблюдается в различных веществах и при разных физических процессах. Наибольший интерес представляют: магнитный (в магнитных материалах (ферромагнетиках), диэлектрический (в сегнетоэлектриках) и упругий гистерезис (в любых реальных материалах при достаточно больших напряжениях).

Ферромагнетики - кристаллические вещества, состоящие из макроскопических, но небольших по объему областей спонтанной намагниченности -  доменов.

Напряженность магнитного поля (Н) – векторная величина, количественно характеризующая магнитное поле вне зависимости от магнитных свойств среды и совпадающая в вакууме с магнитной индукцией. . [Н] = А/м.

Коэрцитивная сила - значение напряженности магнитного поля Н_с, необходимое для полного размагничивания ферро- или ферримагнитного вещества. [Н_с] =  А/м.

Индукция насыщения (В_н) – максимальное значение индукции в ферромагнетике, соответствующее намагниченности насыщения. [В_н] = А/м.

Намагниченность насыщения (J_н) – максимальная намагниченность, достигаемая в сильных полях, когда все магнитные моменты доменов ориентированы вдоль магнитного поля и дальнейшее увеличение его напряженности не изменяет магнитного состояния магнетика. J_н = [А/м].

Остаточная намагниченность (J_r) - намагниченность, которую имеет ферро- или ферримагнитный материал при напряженности внешнего магнитного поля, равной нулю. J_r = [А/м].

Магнитная проницаемость ферромагнетика – функция напряженности поля, µ

3. Решение поставленных задач

1. Обоснование применения законов и соотношений, описывающих изучаемые процессы: , где  напряженность поля, А/м;  намагниченность, А/м;  магнитная постоянная, Гн/м.

При достижении насыщения индукция продолжает расти с напряженностью по линей ному закону: .

2. Определение и вычисление необходимых физических величин:

1) Коэрцитивная сила:

Исходя из общего определения, коэрцитивная сила –  напряженность магнитного поля, при котором магнитная индукция равна нулю. Следовательно:  = 186 А/м

2) Индукция при насыщении:

Графические зависимости позволяют найти максимальное значение индукции при насыщении: Тл. Соответственно напряженность при насыщении: А/м.

3) Намагниченность насыщения:

Проверка размерности определяемых величин:

Необходимо по графику определить остаточную индукцию - магнитную индукцию, при которой напряженность поля равна нулю: B_r =0,50 Тл.

Подставив найденные значения в формулу намагниченности, получим: