Реферат: Магнитное поле электрического тока

5 Ферромагнетики

Ферромагнетиками называются такие вещества, в которых внутреннее магнитное поле в сотни и тысячи раз превышает вызвавшее его внешнее магнитное поле.

Ферромагнетизм наблюдается у кристаллов переходных ме­таллов – железа, кобальта и никеля и у ряда сплавов, при условии

выполнения неравенства– диаметр атома, a - диаметр незаполненной электронной оболочки атома. Основные свойства ферромагнитных веществ, отличающие их от других типов магнетиков:

а) Зависимость намагниченности от напряженности H внешнего магнитного поля характеризуется наличием магнит-­
ного насыщения J_н , наступающего при H і H _н (рис.4).

б) Зависимость магнитной индукции B от H отличается

возрастанием по линейному закону при H і H _н (рис.5).

в) Зависимость относительной магнитной проницаемости m от напряженности H имеет сложный характер (рис.6).

г) Существование магнитного гистере­ зиса ферромагнетиков – отставания из­менения намагниченности от изменения напряженности переменного по величине и направлению внешнего намагничиваю­щего поля. Это отставание объясняется зависимостью J от предыстории намагничивания вещества.

д) перечисленные выше свойства ферромагнитных веществ обнаруживаются при температурах, меньших точки Кюри $_к .

При температурах Т ³ *_к тепловое движение разрушает области спонтанной намагниченности и ферромагнетик, теряя свои свой­ства, превращается в парамагнитное вещество. Точка Кюри для железа 1063 К, для никеля 623 К, для кобальта 1423 К, для пермаллоя 823 К.

Петлей гистерезиса - называется кривая изменения намагни­ченности ферромагнетика, находящегося во внешнем магнитном поле, при изменении напряженности этого поля от + Н_н до - Н_н и обратно, где Н_н - напряженность поля, соответствующая маг­нитному насыщению (рис.7). Величина ± J П намагниченности при Н = ±Н_Н называется намагниченностью насыщения. Величина намагниченности ± J_R , сохраняющейся у ферромагнетика в отсутствии внешнего поля (при H = 0) называется остаточной

намагниченностью. Наличие J_R является основной для создания постоянных магни­тов. Напряженность ±H_K

внешнего поля, которое пол­ностью размагничивает веще­ство, называется коэрцитив­ ной силой (задерживающей напряженностью). Коэрци­тивная сила определяет свой­ство ферромагнетика сохра­нять остаточную намагни­ченность. Большой коэрцитивной силой обладают «твердые» магнитные материалы, даю­щие широкую петлю гистерезиса и используемые для создания постоянных магнитов. Малую коэрцитивную силу имеют «мяг­кие» магнитные материалы, дающие мягкую петлю гистерезиса и используемые для изготовления сердечников трансформаторов.

Перемагничивание ферромагнетика связано с изменением ори­ентации областей спонтанной намагниченности и требует совер­шения работы за счет внешнего магнитного поля. Количество те­плоты, выделяющейся при перемагничивании, пропорционально площади петли гистерезиса.

При температурах ниже точки Кюри ферромагнетик разбива­ется на малые области однородной самопроизвольной (спонтан­ной) намагниченности - домены. Линейные размеры доменов -(10- ¸10^-4 )м. Внутри каждого домена вещество намагничено до на­сыщения. В отсутствии внешнего магнитного поля магнитные моменты отдельных доменов ориентированны в пространстве так, что и результирующий магнитный момент всего ферромаг­нитного тела равен нулю.

Под влиянием внешнего поля в ферромагнетике происходит ориентация магнитных моментов не отдельных частиц, как в слу­чае парамагнетиков, а целых доменов. В результате вещество ока­зывается намагниченным.