XXIII. Физические процессы в магнитных материалах и их свойства

1.Как классифицируют вещества по магнитным свойствам?

Диамагнетики, Парамагнетики, Парамагнетики, Антиферромагнетики, Ферримагнетики, Аморфные магнитные материалы

Спиновые магнитные стекла.

2.Чем отличается обменное взаимодействие в ферро- и антиферромагнетиках?

В ферромагнетиках спиновые моменты направлены параллельно, а антиферромагнетиках – антипаралльно, компенсируя друг друга.

3. Могут ли обладать ферромагнитными свойствами сплавы, состоящие из неферро-магнитных элементов?

Нет

4. Чем обусловлены направления намагниченностей в доменах и расположение их границ в отсутствие внешнего магнитного поля?

Энергетической выгодностью подобного расположения магнитных моментов.

Направлены в направлениях легкого намагничивания

5. Что понимают под энергией естественной магнитной кристаллографической анизотропии?

Удельная энергия требуемая на перемагничивание кристалла из направления легкого намагничивания, в сторону тяжелого намагничивания.

6. Какие процессы происходят в ферромагнетике при его намагничивании внешним полем? Что называют основной кривой намагничивания магнитного материала?

Изменяется доменная структура ферромагнетика – при слабых полях наблюдается смещение границ доменов, в результате чего происходит увеличение тех доменов, векторы намагниченности которых составляют с направлением поля Н меньший угол.

После того как кристалл станет однодоменным, идёт вращение вектора, вдоль вектора поля Н.

Кривая намагничивания -

7. Как изменяется статическая магнитная проницаемость ферромагнетика от напря-женности внешнего магнитного поля?

По нелинейноми закону, сперва увеличивается, затем падает.

8. В чем заключается явление магнитострикции? Какое влияние оно оказывает на процесс намагничивания ферромагнетика?

Изменение размеров доменов в процессе перемагничивания. В зависимости от природ материала может способствовать, а может и мешать намагничиванию.

9. Как изменяется индукция насыщения ферромагнетика при увеличении температуры?

падает

10. Чем объяснить различный характер температурных зависимостей магнитных проницаемостей, измеренных в слабых и сильных магнитных полях?

11. Каковы причины появления магнитных потерь при циклическом перемагничива-нии ферромагнетиков? Какие способы уменьшения магнитных потерь Вам из-вестны?

Дефекты упаковки, магнитострикционные явления, кристаллографическая анизотропия.

Следствие – петля гистерезиса.

Уменьшение потерь за счёт подбора материалов, измельчение зерна, при размере зерна сравнимым с доменов етля обретает прямоугольную форму.

12. Почему переменный магнитный поток неравномерно распределяется по сечению сплошногомагнитопровода? Как это сказывается на значении эффективной магнитной проницаемости сердечника?

Скин-эффект

(от англ. skin — кожа, оболочка)

поверхностный эффект, затухание электромагнитных волн по мере их проникновения в глубь проводящей среды, в результате которого, например, переменный ток по сечению проводника или переменный магнитный поток по сечению магнитопровода распределяются не равномерно, а преимущественно в поверхностном слое. С.-э. обусловлен тем, что при распространении электромагнитной волны в проводящей среде возникают Вихревые токи, в результате чего часть электромагнитной энергии преобразуется в теплоту. Это и приводит к уменьшению напряжённостей электрического и магнитного полей и плотности тока, т. е. к затуханию волны.

Чем выше частота ν электромагнитного поля и больше магнитная проницаемость μ проводника, тем сильнее (в соответствии с Максвелла уравнениями) вихревое электрическое поле, создаваемое переменным магнитным полем, а чем больше проводимость а проводника, тем больше плотность тока и рассеиваемая в единице объёма мощность (в соответствии с законами Ома и Джоуля — Ленца). Т. о., чем больше ν, μ и σ, тем сильнее затухание, т. е. резче проявляется С.-э.

В случае плоской синусоидальной волны, распространяющейся вдоль оси х в хорошо проводящей, однородной, линейной среде (токами смещения по сравнению с токами проводимости можно пренебречь), амплитуды напряжённостей электрического и магнитного полей затухают по экспоненциальному закону:

где

— коэффициент затухания, μ₀ —Магнитная постоянная. На глубине х = δ = 1/αяамплитуда волны уменьшается в е раз. Это расстояние называется глубиной проникновения или толщиной скин-слоя. Например, при частоте 50 гц в меди (σ = 580 ксим/см; μ = 1) σ = 9,4 мм, в стали (α = 100 ксим/см, (μ = 1000) δ = 0,74 мм. При увеличении частоты до 0,5 Мгц δ уменьшится в 100 раз.

13. Какие материалы называются ферритами? Каково распределение катионов по узлам кристаллической решетки в ферритах со структурой нормальной и обращенной шпинели?

Ферриты (оксиферы) — химические соединения оксида железа Fe₂O₃ с оксидами других металлов, обладающие уникальнымимагнитными (ферримагнетики) свойствами, сочетающие высокую намагниченность и полупроводниковые или диэлектрическиесвойства, благодаря чему они получили широкое применение как магнитные материалы в радиотехнике, радиоэлектронике, вычислительной технике.

Магнитомягкие ферриты кристаллизуются в кубической системе и имеют структуру

шпинели - минерала состава MgAl 2 O 4

Дата добавления: 2015-10-21