Реферат: Гістерезис феромагнетиків
Зміст
Вступ
1. Криві гістерезису. Залежність магнітної індукції від напруженості магнітного поля
2. Сучасна теорія феромагнетиків. Домени
3. Процеси намагнічування феромагнетика
4. Дослідження кривих гістерезису феромагнетика за допомогою осцилографа
Висновки
Список використаної літератури
Вступ
Гістерезис – властивість систем (зазвичай фізичних), які не відразу слідують за прикладеним силам. Реакція цих систем залежить від сил, що діяли раніше, тобто системи залежать від власної історії.
Феромагнетиками називають речовини, які володіють великою магнітною проникністю. У пара- і діамагнетиків магнітна проникність відрізняється від одиниці на величину порядку 10-5 –10-6 . У феромагнетиків проникність істотно більша одиниці: у звичайних сталей складає трохи більше ста, а у рекордних сплавів перевершує 106 .
До феромагнетиків належать залізо, нікель, кобальт, гадоліний, їхні численні сплави і їх сплави з іншими металами. Феромагнітними властивостями володіють деякі сплави елементів, що порізно не є феромагнітними (наприклад, сплав міді і марганцю), і ряд неметалічних речовин (феррити).
1. Криві гістерезису. Залежність магнітної індукції від напруженості магнітного поля
Магнітна індукція В і напруженість магнітного поля Н у феромагнетиків неоднозначно зв'язані один з одним: індукція В залежить не тільки від напруженості магнітного поля Н , але і від «історії» зразка. Зв'язок між магнітною індукцією і напруженістю магнітного поля типового феромагнетика «ілюструє мал. 1». Якщо прикладати магнітне поле до розмагніченого зразка (центральна частина малюнка), то його намагнічування відповідає кривій OD'DE, що виходить з початку координат. Цю криву називають основною кривою намагнічування. Індукція В в зразку складається з індукції, зв'язаної з зовнішнім намагнічуючим полем, і індукції, створюваної самим намагніченим зразком. У системі СІ відповідна формула має вигляд
B= m0 (H+J) (1)
де J – намагніченість – магнітний момент одиничного об’єму зразка, а m0 – магнітна постійна. Крива намагнічування ОD'DЕ, що зображує залежність B (H ), практично збігається з залежністю J (H ), оскільки другий член у виразі (1) – у звичайному діапазоні зміни полів – істотно перевершує перший.
У точці Е намагніченість J досягає насичення, і подальше повільне збільшення індукції відбувається, в основному, внаслідок росту H . При невеликих H магнітна проникність – (нахил кривої ОD'DЕ) зростає, досягає максимуму і потім зменшується (насичення), поступово наближаючись до одиниці при дуже великих полях, коли перший член у виразі (1) стає більшим другого. У металічних феромагнетиків насичення настає в діапазоні 1,5–2,5 Тл.
Рис. 1. Криві гистерезиса. Центр малюнка – граничний цикл гистерезиса, у лівому верхньому і правому нижньому куті – частиинні цикли (незамкнутий і замкнутий).
Намагнітимо зразок до насичення – до точки Е. При зменшенні напруженості магнітного поля H стан зразка характеризуються точками, що лежать на кривій ЕDF, і при нульовому полі зразок має ненульову індукцію Вr , (залишкова індукція). Величина залишкової індукції сильно залежить від складу і термообробки феромагнетика. У магнітножорстких зразках, з яких виготовляють постійні магніти, Вr , може мало відрізнятися від індукції насичення.
Щоб привести до нуля магнітну індукцію В в зразку, тобто перевести його в точку G, необхідно прикласти «зворотне» магнітне поле. Величина цього поля Hc , називається, коерцитивною силою. У магнітно-твердих зразків Hc перевершує – 103 А/м, а магнітно-м'які матеріали володіють невеликою коерцитивною силою.
Замкнута крива EDFGBABCDE яка виникає при циклічному перемагнічуванні. зразка, називається граничною, петлею гистерезиса. Площа петлі гистерезиса виражає роботу, виконану зовнішнім полем при перемагнічуванні одиниці об'єму зразка. Ця робота цілком переходить у теплоту, так що при перемагнічуванні зразок нагрівається.
Якщо помістити зразок у невелике змінне магнітне поле, не здатне довести його до насичення, то крива, що характеризує зміну В в залежності від Н , має складний вигляд і, в загальному випадку, не є замкнутою (крива КLМ у верхньому лівому куті мал. 1). Вона є однієї з незліченних частинних петель або частинних циклів гистерезиса. При тривалому перемагнічуванні, полем з постійною частотою й амплітудою, ці криві поступово набувають замкнуту форму, наприклад, форму кривої В'D’ (правий нижній кут малюнка). Такі криві також називаються частинною петлею гістерезиса. Граничний цикл виходить з частинного при досить великій амплітуді напруженості магнітного поля.
Форма кривих, які зображають як частинні цикли так і граничний цикл, залежить від частоти. Їхня форма визначається не тільки магнітними властивостями речовини, але і величиною струмів Фуко, що швидко ростуть з частотою. Зі збільшенням частоти криві гистерезиса розширюються відповідно до збільшення втрат. «Динамічна петля» гистерезиса (петля при w¹0) завжди ширша «статичної» (петлі, знятої при повільній зміні поля Н ).
Уточнимо поняття магнітної проникності феромагнетиків. Магнітною проникністю m називають або відношення В/m0 Н, або відношення ΔВ/m0 ΔН; у першому випадку говорять про статичну, а в другому – про динамічну магнітну проникність речовини
mс = (1/m0 ) (В/Н), mд = (1/m0 ) (dB/dH)
m0 – магнітна постійна, рівна в системі СІ 4π 10-7 Гн/м. У системі СГС m0 =1.
Як уже відзначалося, магнітна проникність феромагнетиків залежить від поля. Початковою магнітною проникністю називається величина m, вимірювана при невеликих значеннях Н.
2. Сучасна теорія феромагнетиків. Домени
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--