Moddalarning magnit xususiyatlari Reja. Magnit xususiyatlari bo'yicha moddalarni tasniflash. Magnit materiallarning tasnifi

Materiallarga qo'yiladigan asosiy talablar
Yuqori magnit o'tkazuvchanlik va past majburiy kuchga qo'shimcha ravishda yumshoq magnit materiallar yuqori to'yinganlik indüksiyasiga ega bo'lishi kerak, ya'ni. maksimal magnit oqimni magnit zanjirning berilgan tasavvurlar maydoni orqali o'tkazish. Ushbu talabning bajarilishi magnit tizimning umumiy o'lchamlari va og'irligini kamaytirishga imkon beradi.
O'zgaruvchan maydonlarda ishlatiladigan magnit material, ehtimol, magnitlanishning teskari zararlaridan pastroq bo'lishi kerak, bu asosan histerez va girdob oqimi yo'qotishlaridan iborat.
Transformatorlarda oqim oqimi yo'qotishlarini kamaytirish uchun qarshilik yuqori bo'lgan yumshoq magnit materiallar tanlanadi. Odatda magnit yadrolar bir-biridan ajratilgan alohida ingichka choyshablardan yig'iladi. Dielektrik lakdan yasalgan o'zaro izolatsiyali ingichka lentadan o'ralgan lenta tomirlari keng qo'llaniladi. Plastinka va lenta materiallariga yuqori plastisitivlik talablari qo'yiladi, shu sababli ulardan mahsulot ishlab chiqarish jarayoni osonlashadi.
Yumshoq magnit materiallarga qo'yiladigan muhim talab, ularning xususiyatlarini vaqt bilan ham, tashqi ta'sirlarga, masalan, harorat va mexanik stresslarga nisbatan barqarorligini ta'minlashdir. Barcha magnit xarakteristikalardan, materialning ishlashi paytida eng katta o'zgarishlar magnit o'tkazuvchanligi (ayniqsa zaif sohalarda) va majburiy kuchdir.
Ferromagnetlar.
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 ferromagnitik 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, ishlatadigan barcha elektr qurilmalar magnit maydonlari energiya konversiyasi uchun ular bo'lishi kerak ferromagnit materialdan tayyorlangan va magnit oqimni o'tkazishga mo'ljallangan strukturaviy 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 magnitlanish paytida ulanishni qaytarish 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 histerez tsikli .
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 magnit oqimini tashqi oqimga qo'shib qo'yganligi sababli tez o'sib boradi. Keyin uning o'sishi sekinlashadi, chunki yo'naltirilmagan dipollar soni kamayadi va nihoyat, ularning 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, 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, ba'zi bir miqdorning boshqasining qiymatiga bog'liqligi mavjud bo'lgan barcha jarayonlar uchun xarakterlidir, 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= 0, deyiladi qoldiq induksiya va qiymati H v da B= 0, chaqirildi majburiy kuch ... Majburiy (ushlab turuvchi) kuch qoldiq induksiyani nolga tushirish uchun moddaga tashqi maydonning qanday intensivligini qo'llash kerakligini ko'rsatadi.
Chegara tsiklining shakli va xarakterli nuqtalari ferromagnitning xususiyatlarini aniqlaydi. Katta qoldiq induksiyasi, majburlovchi kuchi va histerez tsikli sohasi bo'lgan moddalar (3-rasmdagi egri chiziq 1) 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'zgarib turadigan magnit oqimi bilan ishlaydigan magnit davrlarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.

Ferromagnitning magnitlanishini qaytarish jarayonida unda energiyaning issiqqa qaytmas 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 tengdir
Grafik jihatdan bu ish histerezis halqasining elementar tasmasi maydonini aks ettiradi (4-rasm a)).

Moddaning birlik hajmini magnitlanishini teskari yo'naltirish 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 ish bilan mos keladi va uni musbat qismdan chiqarib tashlaganimizdan so'ng, ikkala bo'limda ham histerez tsikli egri chizig'i bilan chegaralangan maydonni olamiz (4c-rasm)).
Magnitlanishni teskari yo'naltirishga sarflangan moddaning birligi hajmiga to'g'ri keladigan energiyani bitta to'liq nosimmetrik tsiklda 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 bo'lgan koeffitsient; B m- induksiyaning maksimal qiymati; n- darajaga qarab B m va odatda qabul qilinadi
n= 0,1T da 1,6< B m < 1,0 Тл и n= 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 ferromagnet moddasi ma'lum bir yo'nalishda o'z-o'zidan magnitlangan mintaqalardan (domenlardan) iborat bo'lib, ularda elementar magnitlar bir-biriga deyarli parallel joylashgan va shu holatda magnit kuchlari va elektr ta'sir o'tkazish kuchlari tomonidan ushlab turiladi.
Alohida hududlarning magnit maydonlari tashqi bo'shliqda 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 tartiblangan tuzilmani buzadi va ma'lum bir haroratga 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 chegaralari 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 teskari ravishda sodir bo'ladi, 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.