Свойства магнитных материалов

Из магнитных материалов наибольший технический интерес представляют ферромагнетики.

Эти материалы способны намагничиваться и частично сохранять это состояние после удаления внешнего магнитного поля.

Магнитные свойства ферромагнетиков обусловлены наличием в них доменов – малых областей, где магнитные моменты атомов ориентированы в определенном направлении.

При отсутствии внешнего магнитного поля магнитные моменты отдельных доменов ориентированы в различных направлениях.

При наличии магнитного поля магнитные моменты доменов ориентируются в направлении этого поля.

Когда все магнитные моменты доменов сориентированы в направлении внешнего магнитного поля, наступает магнитное насыщение.

Если ферромагнетик поместить в магнитное поле, то он будет спонтанно или произвольно намагничиваться. Состояние намагниченности материала определяется магнитным потоком через площадь сечения в 1 кв. м., и называется магнитной индукцией.

В – Тл

Магнитное поле, воздействующее на материал, характеризуется напряженностью магнитного поля Н.

Н - А/м

Способность материала намагничиваться, оценивается величиной магнитной проницаемости.

μ=В/Н (Гн/м)

Спонтанной или произвольной намагниченностью обладают только те материалы, атомы у которых имеют недостроенные внутренние электронные оболочки.

Образование намагниченности разберем на примере железа.

…

Спин – положительной или отрицательный момент движения электрона. Если вращение в правую, то положительный,…

На 3d оболочке 6 электронов. 5 электронов с отрицательными моментами спинов и один с положительным.

…

Под действием внешнего магнитного поля этот магнитный момент усиливается и создается результирующий магнитный момент для всего магнитного материала.

Процесс намагниченности материала характеризуется кривой намагничивания.

В области сильных полей увеличение магнитной индукции не происходит, так как все магнитные моменты доменов сориентированы по полю.

Эта индукция – B_s – индукция насыщения.

При уменьшении напряженности внешнего магнитного поля при размагничивании моменты доменов стремятся к своему первоначальному положению, однако суммарный магнитный момент при Н=0 не обращается в 0, так как в материале сохраняется преимущественная ориентировка части моментов доменов, которые характеризуют остаточную магнитную индукцию.

Остаточная магнитная индукция – такая магнитная индукция, при которой напряженность магнитного поля в 0 (Н=0).

Явление отставания изменения индукции от изменения напряженности магнитного поля при размагничивании называется гистерезисом.

Напряженность магнитного поля обратного направления, при котором магнитная индукция при размагничивании становится равной нулю, называется коэрцитивной силой. Она по знаку противоположна напряженности.

При циклическом изменении напряженности от +Н к –Н начальная точка опишет цикл намагничивания, который называется петлей гистерезиса.