Магнетизация и магнитни материали

Наличието на магнитни параметри в дадена субстанция се проявява в промяна в характеристиките на магнитното поле в сравнение с полето в немагнитно пространство. Наличието на физически процеси в микроскопичното представяне се свързва с появата в материала под влиянието на
магнитното поле на магнитните моменти на микровълните, чиято обемна плътност се нарича
вектор на магнетизация.

Появата на магнетизация в материята, когато се постави в магнитно поле, се обяснява с постепенна преференциална ориентация
магнитни моменти на микровълните, които се движат в него по посока на полето. Огромният принос за създаването на микровълни в материята се въвежда от
движението на електроните: въртенето и орбиталното движение на електроните, свързани с атомите, въртенето и свободното движение на проводникови електрони.

Според магнитните свойства, всички материали се разделят на парамагнети,
диамагнетики, феромагнити, антиферомагнети и ферити. Принадлежността на материала към определен клас се определя от характера на отговора на магнитните моменти на електроните до
магнитно поле при условия на силни взаимодействия на електроните помежду си в многоелектронни атоми и кристални структури.

Диагенетиците и парамагнетите се отнасят до материали със слаби магнитни свойства. По-силен магнетизиращ ефект се наблюдава при феромагнитите.

Магнитната податливост (съотношението на абсолютните стойности на магнетизиращите вектори и силата на полето) в тези материали е положителна и може да достигне няколко десетки хиляди. Феромагнитите образуват региони на спонтанни еднопосочни магнетизиращи домейни.

Феромагнетизмът се наблюдава в кристалите на преходните метали: желязо, кобалт, никел и в редица сплави.

Когато се прилага външно магнитно поле с нарастваща интензивност, векторите на спонтанната магнетизация, първоначално насочени в различни области по различни начини, са равномерно подредени в една посока. Този процес се нарича
техническа магнетизация. Тя се характеризира с крива на първоначалната магнетизация - зависимостта на индукцията или магнетизацията от интензивността на полученото магнитно поле в материала.

При относително ниска сила на полето (раздел I), магнитизацията се увеличава бързо поради нарастването на размерите на домейните, които имат ориентировъчна магнетизация в положителното полукълбо на посоките на векторите за сила на полето. Размерите на домените в отрицателното полукълбо се намаляват пропорционално. Размерите на тези области, чиято магнитизация е по-близо до равнината, перпендикулярна на вектора на напрежението, се променят в най-малка степен.

С предстоящото увеличение на напрежението, процесите на въртене на векторите на домейн магнетизация по терена (раздел II) преобладават до постигането на техническото насищане (точка S). Следващото увеличение на получената магнетизация и постигането на подобна ориентация на всички домейни върху полето се възпрепятства от топлинното движение на електроните. Район III е близо до процесите на парамагнетиката, където увеличаването на магнетизацията се дължи на ориентацията на няколко въртящи се магнитни моменти, дезориентирани от термичното движение. При повишаване на температурата се увеличава дезориентиращото се топлинно движение и намалява магнетизацията на веществото.

За даден феромагнитен материал има определена температура, при която феромагнитното подреждане на структурата на домейна и магнетизацията изчезват. Материалът става парамагнитен. Тази температура се нарича точка Кюри. За желязо точката на Кюри съответства на 790 ° C за никел - 340 ° C, за кобалт - 1150 ° C.

Намаляването на температурата под точката на Кюри отново връща магнитните характеристики на материала: структура на домейна с нулева резултатна магнетизация, ако въобще няма външно магнитно поле. Следователно, загряването на продуктите от феромагнитни материали над пункта Кюри се използва, за да ги демагнетизират напълно.

Начална магнетизираща крива

Процесите на магнетизиране на феромагнитните материали се разделят на обратими и
необратимо по отношение на промяната в магнитното поле. Ако след отстраняването на смущението на външното поле магнетизацията на материала се върне в първоначалното си състояние, тогава този процес е обратим, в неприятни случаи, необратим.

Обратимо конфигурация наблюдава малка първоначална част на интервал I на кривата на намагнитване (Rayleigh група) най-малки премествания на стените на домейни и на раздели II, III, когато въртящите намагнитването вектори в домени. Основната част част I се отнася до необратимо магнитен процеса на обръщане, което определя основните характеристики на феромагнитен материал хистерезис (забавяне намагнитване конфигурации на магнитното поле конфигурации).

Хистерезисният кръг се нарича криви, отразяващи промяната в магнетизацията на феромагнита под въздействието на циклично променящо се външно магнитно поле.

При тестване на магнитни материали, хистерезисните бримки са конструирани за функциите на характеристиките на магнитното поле B (H) или M (H), които имат значението на получените характеристики в материала в проекцията в неподвижната посока.
Ако материалът е напълно демагнетизиран преди, постепенното увеличаване на якостта на магнитното поле от нула до Hs дава огромен брой точки от първоначалната магнетизираща крива (раздел 0-1).

Точка 1 е точката на техническо насищане (Bs, Hs). Следваща ниско напрежение Н до нула в материала (много 1-2) ни позволява да намерите граница (най-високата) стойността на остатъчния магнетизъм Вг и предстоящото отрицателен намаляване на напрегнатостта на полето да се постигне пълно размагнитване В = 0 (много 2-3) в точка Н = -NsV - максимална принудителна сила над магнетизацията.

Освен това материалът се обръща в отрицателна посока до насищане (раздел 3-4) при H = -Hs. Промяната в силата на полето в положителна посока затваря ограничителния цикъл на хистерезис по кривата 4-5-6-1.

Голям брой състояния на материала в рамките на ограничаващия хистерезисен цикъл могат да бъдат постигнати чрез промяна
интензивността на магнитното поле, съответстваща на индивидуалните симетрични и асиметрични хистерезисни цикли.

Магнитна хистерезис: 1 - начална магнитизираща крива - 2 - ограничаващ хистерезисен цикъл - 3 - основна магнитизираща крива - 4 - симетрични лични цикли - 5 - несиметрични лични цикли

Личните симетрични цикли на хистерезията се поддържат от върховете на основната магнитизираща крива, която се определя като огромния брой върхови точки на тези цикли, докато не съвпадне с цикъла на ограничение.

Лични асиметрични хистерезисни цикли се формират, ако началната точка на кривата не е на земята при симетричен промяна намагнитване на интензивността на полето, и когато асиметрична промяна в областта в положителна или отрицателна посока.

В зависимост от стойностите на принудителната сила, феромагнитните материали се разделят на
магнитно мека и магнитно твърда.

Магнитно меките материали се използват в магнитните системи като магнитни вериги. Тези материали имат малка коерцитивна сила, по-висока магнитна пропускливост и индукция на насищане.

Магнетично твърдите материали имат огромна сила на принуда и в предишно магнетизирано състояние се използват като
Непроменените магнити са основните източници на магнитното поле.

Съществуват материали, които според магнитните свойства принадлежат към антиферомагнитите. Те са енергийно по-изгодно антипаралелно разположение на завъртанията на съседни атоми. Антиферомагнити със значителен магнитен момент поради
асиметрия на кристалната решетка. Такива материали се наричат ​​феримагнети (ферити). За разлика от железните феромагнитни материали, феритите са полупроводници и в значително по-малките им енергийни загуби, дължащи се на вихрови токове в редуващи се магнитни полета.