Феромагнетизъм

феромагнетизъм

Феромагнитите - желязо, никел, кобалт, гадолиний и техните различни сплави - се магнетизират в магнитно поле. Прът от феромагнитен материал, поставен в магнитно поле, например в областта на серпентина, рационализирана от ток, разкрива силни магнитни характеристики. В края на пръта, от който излиза магнитният поток, се появява северен полюсN,и на противоположния й край - южния полюс S (Фигура 1). Магнетизираният прът, отстранен от магнитното поле, до известна степен запазва магнитните характеристики. Това е неговата остатъчна магнетизация. Тя е непоследователна в меко желязо, но е много ясно изразена в твърдите феромагнитни сплави. Относително голям е остатъчният магнетизъм на магнитно твърдите материали, използвани за производството на постоянни магнити: например в кобалтова стомана, магнезиева сплав и др.

Магнетизация на желязна пръчка в серпентина, рационализирана от ток

Теорията на фероманетизма е много сложна, но не се използва за основните електротехнически изчисления. Можем само да се спомене, че феромагнитни вътре в тялото разгражда в региони на спонтанно намагнитване - феромагнитни домейни, нещо подобно микроскоп постоянни магнити. Тези региони са относително големи и съдържат цели групи от атоми. При определени критерии домените на повърхността на феромагнита могат да се наблюдават под микроскоп. Магнитни сили между 2 съседни области притежават взаимно demagnetizing ефект, т.е.. Е. склонен да се установи домени в обратна посока ( "анти-паралелно"). В резултат на това магнитните полета на домейните са взаимно компенсирани.

Под влиянието на външно магнитно поле, магнитната ос в домените се върти и границите между тях се изместваха. Последното е съответната разлика на домейни от въображаеми прости магнити. Ориентацията на домените по посока на полето прави магнитните полюси на съответните повърхности на тялото. Силите на външното магнитно поле трябва да преодоляват противодействието на вътрешните сили в материята, които са склонни да запазят домейните в първоначалното си положение. Следователно, колкото по-силно е магнитното поле, толкова по-голяма е неговата интензивност, толкова повече се магнетизира феромагнитът. В крайна сметка, със значителна външна сила на полето, всички домейни са ориентирани в посоката на външното поле. Това състояние се нарича магнитно насищане на феромагнит.

Промяна на позициите и границите на области, свързани със смесване в техните атоми и причинява промяна на формата на тялото, податлив на намагнитване, което се нарича m и R и п а м с т и р за Q и е г (от латинската дума «stricio» -. Издърпването). А именно, металните и никелови пръти са удължени по посока на магнетизацията. Това удължаване не е достатъчно, от порядъка на не повече от една хилядна, но има значително практическо значение. Например, това причинява бум на трансформаторите.

За електротехнически изчисления по принцип съотношението индукция към интензитет, т.е. магнитната пропускливост на феромагнитните материали е много голямо и променливо. Голяма магнитна пропускливост на феромагнитите се използва за укрепване на магнитните полета в електронните машини и апарати. Непрекъснатостта на магнитната пропускливост значително усложнява изчисленията. Зависимостта на В за Н за феромагнитите е сравнително сложна и не може да бъде изразена с някаква обикновена формула. По тази причина трябва да използваме графичното изображение - магнитизиращата крива (фиг.2). Долният клон на тази крива съответства на ненаситеното състояние на феромагнита, коляното ("коляното") на кривата - до прехода към насищане. Формата на магнетизиращата крива се определя от качествата на този магнитен материал.

Фиг. 2Почистване на първоначалната магнетизация на електротехническата стоманена ламарина

Феромагнитните ядра на електронните машини и апарати се изчисляват така, че в работно състояние на устройството магнитната индукция съответства на определена част от магнетизиращата крива на материала на сърцевината.

При измервателните устройства, контролните устройства и автоматичната защита е необходимо магнитната индукция да променя пропорционално на магнетизиращия ток. Това условие ще бъде изпълнено, ако по време на работата на устройството магнитната индукция се промени в границите на ненаситената част на магнетизиращата крива.

За да бъде най-доброто използване на електрически материали, за да се получи минимум разходите за материали за единица мощност, е препоръчително да изберете индукция, за подобаващ коляното на кривата на намагнитване.

Ако е необходимо, че когато намагнитизираният настоящите трептения магнитния поток възбужда от тях, не се променя достатъчно (например, в постоянен ток генератори), магнитната индукция трябва да съответства нишки наситени намагнитване крива.

горе Кривата на намагнитване има първоначална крива на намагнитване, т. Е. крива, която може да се получи само ако вземем напълно размагнити референтен материал и равномерно увеличение, като се започва от нула, неговата намагнетизиране ток.

Фиг. 3 Хистерезисна линия и крива на първоначалната магнетизация

При работните условия магнитната индукция зависи не само от силата на магнитното поле, но и от предишното магнитно състояние на тялото. процес намагнитване е частично необратим - хистерезис явление (от гръцката дума за закъснението.). Поради хистерезис при ниска намагнетизиране ток магнитна индукция не намалява по първоначалната крива на намагнитване, и крива разположен по-горе (фиг. 3) от първоначалната крива на намагнитване. Когато магнитното поле H е равна на нула, когато намагнетизиране ток е изключен, в феромагнитен остане някаква остатъчна индукция B0. За пълно демагнизиране на тялото е необходима сила на обратната посока НЧ наречена принудителна сила. За да възбудите такова поле за демагнетизиране, необходимо е да премине през магнитната бобина токът на обратната посока. Ако увеличим допълнително якостта на магнитното поле в обратна посока, тогава ще настъпи магнитна индукция на обратната посока. Увеличаването на тока може да доведе до състояние на насищане, което ще съответства на стойността на магнитната индукция Вm. Ако сега се намали намагнитване ток, магнитната индукция ще намалее крива лежи под оста х, но от същия вид като индукция гниене крива за положителната посока на терена. С намаляването на магнетизиращия ток до нула във феромагнита, оставащата индукция на посоката на обръщане ще остане - B0. Ако токът се след повторно включване в оригиналната посока и равномерно го увеличи до стойността на съответната феромагнитен насищане, а след това получи затворена крива, представяща зависимостта на силата на полето с повтаряща намагнитване обрат. Тази крива се нарича хистерезисна линия. Критериите за подобно повтарящо се обръщане на магнетизацията са арматурите на DC машини и сърцевините на машини и AC устройства.

Районът на хистерезисната линия е пропорционален на консумацията на енергия за един цикъл на обръщане на магнитацията на единица обем на феромагнита. Ако магнитната индукция В измерена в в / cm2 = инча х сек / см2, и интензивността на магнитното поле Н В а / см, областта на хистерезисната линия ще бъде измерена в в х и х сек / см3 = J / cm3.

За циклично remagnetizing ядра да се намали загубата на хистерезис в тяхната най-добре да се използват феромагнитни материали с много тясна хистерезисна крива, например електрически ламарина.

За постоянни магнити е необходим материал с голяма коерцитивна сила и остатъчна магнитизация. За такива материали хистерезисният контур има голяма площ, но постоянните магнити не се подлагат на повтарящо се обръщане на магнетизацията.