Matematik va tabiiy-ilmiy fanlar” kafedrasi

Ferromagnitlar.
Moddalarning dia-, para- va ferromagnitlarga bo'linishi asosan o'zboshimchalik bilan amalga oshiriladi moddalarning dastlabki ikki turi magnit xususiyatlari bilan vakuumdan 0,05% dan kam farq qiladi. Amalda, barcha moddalar odatda ferromagnitik (ferromagnets) va ferromagnitiklarga bo'linadi, ular uchun m ning nisbiy magnit o'tkazuvchanligini 1,0 ga teng olish mumkin.
Ferromagnitlarga temir, kobalt, nikel va ularning qotishmalari kiradi. Ular magnit o'tkazuvchanlikka ega, bu vakuumnikidan bir necha ming marta yuqori. Shuning uchun energiyani aylantirish uchun magnit maydonlardan foydalanadigan barcha elektr qurilmalar bo'lishi kerak magnit oqimni o'tkazishga mo'ljallangan ferromagnit materialdan tuzilgan elementlar ... Bunday elementlar deyiladi magnit yadrolari .
Yuqori magnit o'tkazuvchanlikdan tashqari, ferromagnitlar induktsiyaning kuchli chiziqli bo'lmagan bog'liqligiga ega B magnit maydon kuchi bo'yicha H , va magnitlanishni qaytarish paytida, orasidagi bog'liqlik B va H noaniq bo'ladi. Vazifalar B (H) alohida ahamiyatga ega, chunki faqat ularning yordami bilan magnit oqimi ferromagnit muhitda o'tadigan elementlarni o'z ichiga olgan sxemalardagi elektromagnit jarayonlarni o'rganish mumkin. Ushbu funktsiyalar ikki xil: magnitlanish egri chiziqlari va gisterez halqalari .
Ferromagnitning magnitlanishini qaytarish jarayonini ko'rib chiqing. Dastlab u to'liq demagnetizatsiya qilingan deb taxmin qiling. Dastlab, induktsiya magnit dipollar maydon kuchlari yo'nalishi bo'yicha yo'naltirilganligi va ularning magnit oqimini tashqi oqimga qo'shib qo'yganligi sababli tez o'sib boradi. So'ngra uning o'sishi susayadi, chunki yo'naltirilmagan dipollar soni kamayadi va nihoyat, deyarli barchasi tashqi maydonga yo'naltirilganda, induksiyaning o'sishi to'xtaydi va rejim boshlanadi to'yinganlik (1-rasm).
Agar magnitlanish jarayonida maydon kuchliligi ma'lum bir qiymatga keltirilsa va keyin pasayishni boshlasa, u holda induksiyaning pasayishi magnitlanish vaqtiga qaraganda sekinroq sodir bo'ladi va yangi egri chiziq boshlang'ichnikidan farq qiladi. Oldindan to'liq magnetizatsiya qilinmagan modda uchun maydon kuchliligi ortishi bilan induksiyaning o'zgarishi egri chizig'i deyiladi magnitlanishning dastlabki egri chizig'i ... Shakl. 1 u qalinlashgan chiziq bilan ko'rsatilgan.
Kuchlanishning bir necha (taxminan 10) tsiklidan keyin ijobiy maksimaldan salbiygacha o'zgaradi B =f (H) takrorlana boshlaydi va sotib oladi xarakterli ko'rinish nosimmetrik yopiq egri deb nomlangan histerez tsikli . Histerez - bu magnit maydon kuchlanishi induksiyasining o'zgarishi ... Histerezis hodisasi umuman barcha jarayonlar uchun xarakterli bo'lib, unda biron bir miqdorning boshqa qiymatga bog'liqligi nafaqat hozirgi holatida, balki oldingi holatida ham, ya'ni. B 2 =f (H 2 , H 1) - qaerda H 2 va H 1 - mos ravishda joriy va oldingi kuchlanish qiymatlari.
Gisterez tsikllarini maksimal tashqi maydon kuchlanishining turli qiymatlarida olish mumkin H m (2-rasm). Nosimmetrik histerez tsikllarining tepa nuqtalarining joylashuvi deyiladi asosiy magnitlanish egri chizig'i ... Asosiy magnitlanish egri chizig'i amalda dastlabki egri chiziqqa to'g'ri keladi.

Maksimal maydon kuchida olingan nosimmetrik histerez tsikli H m Ferromagnitning to'yinganligiga mos keladigan (2-rasm) deyiladi chegara davri .
Limit sikli uchun induksiya qiymatlari ham o'rnatiladi B r da H \u003d 0, deyiladi qoldiq induksiya va qiymati H v da B \u003d 0, chaqirildi majburiy kuch ... Majburiy (ushlab turuvchi) kuch qoldiq induksiyani nolga tushirish uchun moddaga tashqi maydonning qanday kuchini berish kerakligini ko'rsatadi.
Chegara tsiklining shakli va xarakterli nuqtalari ferromagnitning xususiyatlarini aniqlaydi. Katta qoldiq induksiyasi, majburlovchi kuchi va histerez tsiklining maydoni (3-rasmdagi egri chiziq 1) bo'lgan moddalar deyiladi. magnit qattiq ... Ular doimiy magnitlarni tayyorlash uchun ishlatiladi. Qoldiq induksiyasi va histerez tsiklining maydoni (3-rasmdagi egri chiziq 2) bo'lgan moddalar deyiladi. yumshoq magnit va elektr qurilmalarining, ayniqsa vaqti-vaqti bilan o'zgaruvchan magnit oqimi bilan ishlaydiganlarning magnit zanjirlarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.

Ferromagnitning magnitlanishi teskari bo'lganda, unda energiyaning issiqqa qaytarib bo'lmaydigan o'zgarishi sodir bo'ladi.
Magnit maydon oqim oqadigan sariq tomonidan yaratilsin men ... Keyin magnit oqimning elementar o'zgarishiga sarflangan sarg'ish quvvat manbai ishi
Grafik jihatdan, bu ish histerezis halqasining elementar tasmasi maydonini aks ettiradi (4-rasm a)).

Moddaning birlik hajmini magnitlanishini qaytarish bo'yicha to'liq ish histerez devori konturi bo'ylab integral sifatida aniqlanadi
Integral konturni induksiyaning o'zgarishiga mos keladigan ikki qismga bo'lish mumkin: B m oldin B m va dan o'zgartirish B m oldin - B m ... Ushbu bo'limlardagi integrallar shakl. Soyali joylarga to'g'ri keladi. 4 a) va b). Har bir bo'limda maydonning bir qismi salbiy ishlarga to'g'ri keladi va uni musbat qismdan chiqarib tashlaganimizdan so'ng, ikkala bo'limda ham histerez tsikli egri chizig'i bilan chegaralangan maydonni olamiz (4-rasm)).
Magnitlanishni teskari yo'naltirishga sarflangan moddaning birligi hajmiga to'g'ri keladigan energiyani bitta to'liq nosimmetrik tsikl orqali belgilang V " h =A " olish
Magnitlanishni qaytarish uchun o'ziga xos energiya yo'qotishlarini hisoblash uchun empirik bog'liqlik mavjud
bu erda h - moddaga bog'liq koeffitsient; B m - induksiyaning maksimal qiymati; n ga bog'liq bo'lgan ko'rsatkichdir B m va odatda olinadi
n \u003d 0,1T da 1,6< B m < 1,0 Тл и n \u003d 0 da 2<B m < 0,1 Тл или 1,0 Тл <B m < 1,6 Тл.
Histerezis hodisasi va u bilan bog'liq bo'lgan energiya yo'qotishlari elementar magnitlar gipotezasi bilan izohlanishi mumkin. Moddadagi elementar magnitlar magnit momentga ega zarralardir. Bu orbitalarda aylanadigan elektronlarning magnit maydonlari, shuningdek ularning spin magnit momentlari bo'lishi mumkin. Bundan tashqari, ikkinchisi magnit hodisalarda eng muhim rol o'ynaydi.
Oddiy haroratda ferromagnit moddasi ma'lum bir yo'nalishda o'z-o'zidan magnitlangan mintaqalardan (domenlardan) iborat bo'lib, ularda elementar magnitlar deyarli bir-biriga parallel joylashgan va shu holatda magnit kuchlari va elektr ta'sir o'tkazish kuchlari tomonidan ushlab turiladi.
Alohida hududlarning magnit maydonlari tashqi kosmosda aniqlanmaydi, chunki ularning barchasi turli yo'nalishlarda magnitlangan. O'z-o'zidan domen magnitlanishi intensivligi J haroratga bog'liq va mutlaq nolda to'liq to'yinganlik intensivligiga teng. Issiqlik harakati buyurtma qilingan tuzilishni buzadi va ma'lum bir haroratda q, ma'lum bir moddaga xos bo'lsa, tartiblangan tartib butunlay yo'q qilinadi. Ushbu harorat deyiladi kyuri nuqtasi ... Kyui nuqtasidan yuqori bo'lgan moddada paramagnitik xususiyatlar mavjud.
Tashqi maydon ta'sirida moddaning holati ikki xil o'zgarishi mumkin. Magnitlanish domenlarning yo'nalishini o'zgartirishi tufayli yoki ularning chegaralarini mintaqa yo'nalishi bo'yicha tashqi maydonga to'g'ri keladigan kichik magnitlanish komponenti bilan siljishi tufayli o'zgarishi mumkin. Domen chegarasining siljishi faqat ma'lum bir chegaragacha qaytariladi, shundan so'ng domenning bir qismi yoki barchasi qaytarilmas ravishda yo'naltiriladi. Domenning tez sakrashga o'xshash yo'nalishi bilan magnitlanishni qaytarish paytida energiya yo'qotishlarini keltirib chiqaradigan quyma oqimlar hosil bo'ladi.
Tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, yo'nalishni o'zgartirishning ikkinchi usuli magnitlanish egri chizig'ining tik qismiga, birinchisi - to'yinganlik qismiga xosdir.
Tashqi magnit maydon kuchini nolga tushirgandan so'ng, ba'zi domenlar ustun magnitlanishning yangi yo'nalishini saqlab qoladi, bu o'zini doimiy magnitlanish sifatida namoyon qiladi.