Теоретическое введение. Все вещества обладают магнитными свойствами и при помещении во внешнее магнитное поле намагничиваются

Все вещества обладают магнитными свойствами и при помещении во внешнее магнитное поле намагничиваются. Суммарное магнитное поле, существующее внутри вещества, внесенного во внешнее магнитное поле, характеризуется вектором магнитной индукции, который можно представить как векторную сумму:

, (1)

где - индукция внешнего магнитного поля, - индукция наведенного в веществе магнитного поля.

С другой стороны,

, (2)

где - напряженность внешнего магнитного поля, - магнитная постоянная, m - относительная магнитная проницаемость среды, которая показывает, во сколько раз изменяется магнитное поле вследствие намагничивания среды по сравнению с полем в вакууме.

Произведение m₀m - абсолютная магнитная проницаемость среды.

По своим магнитным свойствам все вещества делятся на три группы:

1. диамагнетики (m <1)

(Сu, S, Hg, Ag, H₂O и др.)

2. парамагнетики (m > 1)

(Na, K, Mn, O₂ и др.)

3. ферромагнетики (m >> 1, m = f(Н)) (Fe, Ni, Co и их сплавы)

Магнитная проницаемость ферромагнетиков в значительной степени превосходит проницаемость диа- и парамагнетиков (до 10¹⁰). Например, для кремнистого железа (с содержанием Si 3,3%) m _max = , для пермаллоя (75% Ni, 22% Fe) m _max = .

Рис.2. Зависимость магнитной проницаемости ферромагнетика от напряженности внешнего поля Рис.1.Зависимость индукции магнитного поля ферромагнетика от напряженности внешнего поля

Свойства ферромагнитных веществ связаны с наличием спонтанно (самопроизвольно) намагниченных участков (доменов). В отсутствие внешнего магнитного поля вектора намагниченности доменов ориентированы хаотично. При появлении внешнего магнитного поля и его возрастании происходит перестройка доменов вдоль поля. Состояние насыщения намагничивания означает, что векторы магнитных моментов всех доменов ориентированы вдоль поля. Дальнейший рост величины магнитной индукции может происходить только за счет роста напряженности (см. график рис.1.). Зависимость магнитной проницаемости ферромагнитных веществ от напряженности магнитного поля m = f(Н) носит сложный характер (см. рис.2). Впервые зависимости В = f(Н) и m = f(Н) для ферромагнетиков были изучены Л.Г.Столетовым.

Петля гистерезиса

Для ферромагнетиков характерно явление магнитного гистерезиса (отставание изменений индукции от изменений напряженности ). На рис. 3 представлена так называемая петля гистерезиса. Участок графика 0-1 – это кривая начального намагничивания.

Точка 1 соответствует насыщению намагничивания. Если уменьшать напряженность до нуля, изменение индукции происходит по линии 1-2. Величину В, выражаемую отрезком 0-2, называют остаточной индукцией.

Полного размагничивания образца можно добиться лишь при смене направления внешнего магнитного поля на противоположное (т.3). Величина напряженности поля (0-3) при которой происходит полное размагничивание, называется коэрцитивной силой (Н _К). При дальнейшем увеличении напряженности (отрезок 3-4) снова наступает насыщение (т.4) и т.д.

Существование остаточной намагниченности у ферромагнетиков делает возможным изготовление постоянных магнитов. С другой стороны, в качестве сердечников электромагнитов могут быть использованы лишь те ферромагнетики, остаточная индукция которых мала.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: