Отбеливание зубов

Отбеливание зубов

 

Заработок для студента

Заработок для студента

 Заказать диплом

Заказать диплом

 Cкачать контрольную

Cкачать контрольную

 Курсовые работы

Курсовые работы

Репетиторы онлайн по любым предметам

Репетиторы онлайн по любым предметам

Выполнение дипломных, курсовых, контрольных работ

Выполнение дипломных, курсовых, контрольных работ

Магазин студенческих работ

Магазин студенческих работ

Диссертации на заказ

Диссертации на заказ

Заказать курсовую работу или скачать?

Заказать курсовую работу или скачать?

Эссе на заказ

Эссе на заказ

Банк рефератов и курсовых

Банк рефератов и курсовых

Электростатика Электрическое поле и его характеристики Поле электрического диполя Постоянный электрический ток Правила Кирхгофа

Ферромагнетики

 Помимо уже рассмотренных двух классов веществ  - диа- и парамагнетиков, называемых слабомагнитными веществами, существуют еще сильномагнитные вещества - ферромагнетики - вещества, обладающие спонтанной (самопроизвольной) намагниченностью, т.е. они намагничены и при отсутствии внешнего магнитного поля. К ферромагнетикам кроме основного их представителя - железа, обусловившего происхождение термина “ферромагнетизм”, - относятся кобальт, никель, гадолиний и многочисленные сплавы и соединения названных четырех элементов друг с другом и другими химическими элементами. По физической природе к этой группе примыкают также антиферромагнетики и ферримагнетики - класс магнитоактивных веществ, получаемых по керамической технологии. Ферромагнетики обладают способностью сильно намагничиваться даже в слабых магнитных полях, но, кроме того, они обладают и другими свойствами, существенно отличающими их от диа- и парамагнетиков.

Рис.25.6. Зависимость В = f(H).

 

 Из графика зависимости В = f(H) (рис.25.6) следует, что у ферромагнетиков по мере возрастания напряженности внешнего намагничивающего поля Н намагниченность J сначала растет быстро, затем медленнее и, наконец, достигается так называемое магнитное насыщение Jнас, уже не зависящее от напряженности внешнего поля. Причины сложного вида этой зависимости будут подробно рассмотрены ниже. 

 Зависимость В = f (H) впервые была исследована А.А.Столетовым в 1882 году и представлена на рис.25.6. Как уже было установлено, B = m0 H + m0 J.

 Магнитная индукция в слабых полях быстро растет (области 1,2 на рис.25.6) вследствие увеличения J, а в сильных полях (области 3 и 4) В замедляет свой прирост, поскольку второе слагаемое сначала замедляет свой рост, а затем остается постоянным (J = Jнас), а затем медленно растет с увеличением Н по линейному закону.

 Существенная особенность ферромагнетиков - не только большие значения m (например, для чистого железа m @ 5000, для сплава супермаллоя - до 600 000), но и зависимость m от Н (рис.25.7). 

  Вначале m растет с увеличением Н, затем, достигая максимума, начинает уменьшаться, стремясь в случае сильных полей к m=1. Это объясняется тем, что

 m = В/m0H = 1+J/H,

Рис.25.7. Зависимость магнитной

проницаемости от напряженности намагничивающего поля.

поэтому при J=Jнас=const с ростом Н отношение J/HÞ0, а mÞ1. Характерная особенность ферромагнетиков состоит также в том, что для них зависимость J и В от Н определяется предысторией намагничения вещества. Это явление получило название магнитного гистерезиса.

  Если намагнитить ферромагнетик до насыщения (точка 1, рис.25.8), а затем начать уменьшать напряженность Н намагничивающего поля, то, как показывает опыт, уменьшение  J описывается кривой 1-2, лежащей выше кривой 0-1, наблюдается запаздывание внутреннего поля относительно внешнего. При Н=0 намагниченность J отличается от нуля, т.е. в ферромагнетике наблюдается остаточное намагничение Jост. С наличием остаточного намагничения связана возможность изготовления постоянных магнитов. Намагничение обращается в нуль под действием поля Нс, имеющего направление, противоположное полю, вызвавшему намагничение. Напряженность Нс называется коэрцитивной силой.

  При дальнейшем увеличении противоположного поля ферромагнетик перемагничивается (кривая 3-4) и при Н = - Ннас вновь достигается насыщение (точка 4). Затем ферромагнетик можно опять размагнитить (кривая 4-5-6) и вновь перемагнитить до насыщения (кривая 6-1).

Рис.25.8. Петля гистерезиса ферромагнетиков.

Таким образом, при действии на ферромагнетик переменного поля намагниченность J изменяется в соответствии с кривой 1-2-3-4-5-6-1, которая называется петлей гистерезиса (от греческого “запаздывание”). 

Гистерезис приводит к неоднозначности намагниченности J = f (H) для ферромагнетиков: одному и тому же значению Н могут соответствовать различные значения J. 

 Различные ферромагнетики дают различные гистерезисные петли. Площадь петли гистерезиса пропорциональна работе, затрачиваемой на однократное перемагничивание единицы объема ферромагнетика и превращающейся в конечном итоге в тепло.

 Ферромагнетики, обладающие малой коэрцитивной силой Нс и малой площадью петли гистерезиса, называются магнитомягкими. К ним относятся чистое железо, кремнистое железо (сплав Fe с ~ 4% Si), сплавы пермаллой, супермаллой и др. Они характеризуются узкой петлей гистерезиса и величиной Нс= (0,35 ¸ 3,2) А/м. Такие материалы применяются для работы с малыми потерями в переменных электромагнитных полях - для изготовления сердечников трансформаторов, частей электромашин и т.п.

  Ферромагнетики, обладающие большой коэрцитивной силой Нс и большой площадью петли гистерезиса называются магнитотвердыми или магнитожесткими. К ним относятся углеродистые, вольфрамовые, хромовые, алюминиево-никелевые и другие стали, а также безжелезистые сплавы и соединения, содержащие редкоземельные элементы. Они используются для изготовления постоянных магнитов. Их Нс находится в пределах (4×103 ¸ 5,6×104) А/м.

 Таким образом, величины Нс, Jост и mмах являются критерием выбора ферромагнетика и его применения для той или иной практической цели.

 Ферромагнетики обладают еще одной существенной особенностью: для каждого ферромагнетика имеется определенная температура, называемая точкой Кюри Q, при которой он теряет ферромагнитные свойства.

 Например, для железа Q = 7700 С, для никеля Q = 3570 С и т.д. Нагревание ферромагнитного материала до температуры выше точки Кюри приводит к его превращению в парамагнетик.

 При намагничивании ферромагнетика наблюдается изменение его линейных размеров и объема. Это явление называется магнитострикцией, оно было открыто Джоулем в 1842 году. Правильное объяснение этому явлению дал Н.С. Акулов в 1928 году. Величина и знак магнитострикции (расширение или сжатие ферромагнитного образца во внешнем магнитном поле) зависят как от величины напряженности поля, так и от природы ферромагнетика. Наблюдается и обратное явление - изменение намагниченности образца при его деформации.

 Сплавы со значительной магнитострикцией применяются в качестве преобразователей электромагнитных колебаний обычно сравнительно невысокой частоты (до ~ 20 кГц) в механические в устройствах ультразвуковой очистки, перемешивания и т.п. Они могут также применяться в приборах для измерения деформаций, давления, характеристик вибраций.

Классификация колебательных систем. В соответствии, с изложенным выше все колебательные системы можно делить на линейные, параметрические и нелинейные. Линейные цели описываются линейными дифференциальными уравнениями с постоянными коэффициентами. Для линейных систем выполняется принцип суперпозиции, т.е. отклик системы на сложное воздействие, равняется сумме откликов на каждое воздействие в отдельности. В линейных инвариантных цепях происходит лишь деформация спектра, т.е. спектральные составляющие входного сигнала изменяют лишь свою амплитуду и новых спектральных составляющих не возникает.
Закон Ома для однородного участка цепи