Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Ферромагнетизм
Ферромагнетики — вещества (как правило, в твёрдом кристаллическом или аморфном состоянии), в которых ниже определённой критической температуры (точки Кюри) устанавливается дальний ферромагнитный порядок магнитных моментов атомов или ионов (в неметаллических кристаллах) или моментов коллективизированных электронов (в металлических кристаллах). Иными словами, ферромагнетик — такое вещество, которое, при температуре ниже точки Кюри, способно обладать намагниченностью в отсутствие внешнего магнитного поля.
Свойства:
Спонтанная намагниченность
Спонтанная намагниченность ферро - и ферримагнетика при возрастании температуры уменьшается до нуля, при этом вещество переходит в парамагнитное состояние. [1]
Спонтанная намагниченность М зависит от температуры и уменьшается с ее ростом. Характер этой зависимости иллюстрирует рис. 13.2. При некоторой температуре Тс, называемой температурой Кюри, М обращается в нуль. [2]
|
Характеристики ферромагнитных материалов.| Зависимость намагниченности насыщения - от температуры.| Зависимость восприимчивости от температуры для парамагнетика ( о, ферромагнетика ( б и антиферромагнетика ( в. |
Спонтанная намагниченность свойственна чистым ферромагнитным металлам, их сплавам, а также сплавам ферромагнитных и неферромагнитных металлов. [3]
Спонтанная намагниченность в системе единиц СГС измеряется в гауссах. [4]
|
Температурные зависимости х ( Г восприимчивости магнитного коллоида на основе магнетита, керосина и олеиновой кислоты с С0 2. а - при частоте v - 5 Гц и амплитудах переменного магнитного поля. 0 03 Э ( 1. 0 03 Э ( 2. 3 Э ( 3. б - при амплитуде 0 03 Э и частотах. 5 Гц ( 1, 15 Гц ( 2, 175 Гц ( 3. |
Спонтанная намагниченность магнетика, из к-рого приготовлен коллоид, тоже зависит от темп-ры, и эта зависимость наиб, заметна вблизи Кюри, точки Т с этого магнетика. [5]
Спонтанная намагниченность отдельных доменов в многодоменных ферромагнетиках ориентирована в пространстве равновероятно по всем направлениям. [6]
Спонтанная намагниченность ферромагнитного материала является следствием не только наличия магнитного момента атомов, связанного со спиновым моментом электронов, но и наличия поля взаимодействия между спинами электронов соседних атомов, приводящего к параллельной ориентации спиновых моментов атомов. [7]
Направление спонтанной намагниченности каждой однодоменной частицы совпадает с направлением одной из ее осей легкого намагничивания [11], что является одним из условий минимальной внутренней энергии. Для частиц кубической и сферической формы оси легкого намагничивания определяются кристаллографической анизотропией. Для частиц же с выраженной анизотропией формы, например игольчатых, которые в основном применяют в современной технологии магнитных лент, ось легкого намагничивания совпадает с длинной осью частицы. Это соответствует минимальной энергии поля размагничивания. [8]
Направление спонтанной намагниченности указанных двух подрешеток определяется анизотропией кристалла. Ход изменения восприимчивости температурой зависит от ориентации измерительного поля. Если это поле направлено параллельно спонтанной намагниченности, то восприимчивость ниже точки перехода с падением температуры уменьшается до 0, так что у обнаруживает максимум при Тс. Если поле перпендикулярно направлению спонтанной намагниченности, то ниже Тс восприимчивость не зависит от температуры. [9]
Отсутствие спонтанной намагниченности для температур, отличных от нуля, не означает, что и все другие термодинамические функции не имеют особенностей при этих температурах. Действительно, сушествует несколько модельных систем, в которых восприимчивость в нулевом поле расходится при температуре Тсь несмотря на то что намагниченность в нулевом поле отсутствует вплоть до температуры Гс2, где Тс2 ГС1 ( фиг. Согласно классификации фазовых переходов, введенной Эренфестом, тот факт, что восприимчивость ( она пропорциональна второй производной от потенциала Гиб-бса) расходится при Tci, означает: система претерпевает при ТС1 фазовый переход второго рода, хотя спонтанная намагниченность равна нулю до тех пор, пока не достигнута более низкая температура. [10]
Направление спонтанной намагниченности указанных двух подрешеток определяется анизотропией кристалла. Ход изменения восприимчивости температурой зависит от ориентации измерительного поля. [11]
Наличие спонтанной намагниченности связано с магнитным моментом спина электрона на незаполненной внутренней оболочке атома. Согласно квантовомеханической теории ферромагнетизма параллельное расположение спинов обеспечивается квантовомеханическимй обменными силами, которые, несмотря на их электростатическое происхождение, не могут быть описаны с классических позиций. [12]
Температурная зависимость спонтанной намагниченности у ферри-магнетиков может иметь более сложный характер, чем у ферромагнетиков. Это объясняется тем, что у подрешеток, составляющих феррит, температурные зависимости могут быть неодинаковыми. На рис. 1.3, бив приведены различные случаи такой зависимости у фер-римагнетиков. Как показано на рис. 1.3, в, у них возможна температура компенсации & с, называемая точкой Неэля, при которой магнитные моменты подрешеток взаимно компенсируются и, следовательно, спонтанная намагниченность обращается в нуль. [13]
Анизотропность – это способность кристалла проявлять различные свойства в разных направлениях. Поскольку различные направления в кристаллической структуревещества, построенного по закону трехмерной периодичности, могут иметь неодинаковые расстояния между атомами (узлами кристаллической решетки), а следовательно, и разные по силе химические связи, то и свойства по таким направлениям могут быть различными. Сами кристаллы будут анизотропны в отношении этих свойств. Различные физические свойства кристаллов, такие, как теплопроводность, твердость, упругость, прохождение световых и др. лучей изменяются с изменением направления. Если свойства вещества не изменяются в зависимости от направления, то вещество считается изотропным.
Магнитный гистерезис — явление зависимости вектора намагничивания и вектора напряженности магнитного поля в веществе не только от приложенного внешнего поля, но и от предыстории данного образца. Магнитный гистерезис обычно проявляется в ферромагнетиках — Fe, Co, Ni и сплавах на их основе. Именно магнитным гистерезисом объясняется существование постоянных магнитов.
Явление магнитного гистерезиса наблюдается не только при изменении поля H по величине и знаку, но также и при его вращении (гистерезис магнитного вращения), что соответствует отставанию (задержке) в изменении направления M с изменением направления H. Гистерезис магнитного вращения возникает также при вращении образца относительно фиксированного направления H.
Теория явления гистерезиса учитывает конкретную магнитную доменную структуру образца и её изменения в ходе намагничивания и перемагничивания. Эти изменения обусловлены смещением доменных границ и ростом одних доменов за счёт других, а также вращением вектора намагниченности в доменах под действием внешнего магнитного поля. Всё, что задерживает эти процессы и способствует попаданию магнетиков в метастабильные состояния, может служить причиной магнитного гистерезиса.
В однодоменных ферромагнитных частицах (в частицах малых размеров, в которых образование доменов энергетически невыгодно) могут идти только процессы вращения M. Этим процессам препятствует магнитная анизотропия различного происхождения (анизотропия самого кристалла, анизотропия формы частиц и анизотропия упругих напряжений). Благодаря анизотропии, M как-будто удерживается некоторым внутренним полем (эффективным полем магнитной анизотропии) вдоль одной из осей лёгкого намагничивания, соответствующей минимуму энергии. Магнитный гистерезис возникает из-за того, что два направления M (по и против) этой оси в магнитоодноосном образце или несколько эквивалентных (по энергии) направлений М в магнитомногоосном образце соответствуют состояниям, отделённым друг от друга потенциальным барьером (пропорциональным ). При перемагничивании однодоменных частиц вектор M рядом последовательных необратимых скачков поворачивается в направлении H. Такие повороты могут происходить как однородно, так и неоднородно по объёму. При однородном вращении M коэрцитивная сила . Более универсальным является механизм неоднородного вращения M. Однако наибольшее влияние на он оказывает в случае, когда основную роль играет анизотропия формы частиц. При этом может быть существенно меньше эффективного поля анизотропии формы.
При наличии остаточного намагничивания прямая 3 не может быть совмещена даже с начальной частью нагрузочной характеристики, так как они пересекают ось ординат в разных точках. [1]
Однако из-за остаточного намагничивания зависимость тока отпускания от линейных ускорений имеет более сложный характер. [2]
Для устранения остаточного намагничивания руб-ки, а которую насажена соленоидная катушка, в ( верхнюю ее часть запрессовывают прокладку из нержавеющей стали толщиной 1 5 - 2 мм. Следует тщательно проверить качество паронитовой прокладки, уплотняющей немагнитную трубку в крышке корпуса вентиля, так как в этом месте возможна утечка аммиака, которая вызовет повреждение обмотки катушки. Опуская клапан в корпус и вращая шток ручного открытия, проверяют подъем и опускание клапана. [3]
После выключения возбуждения остаточное намагничивание, а следовательно, и ЭДС, ему соответствующая, будут существенно больше, чем в исходных условиях. Но это остаточное намагничивание неустойчиво, и спустя некоторое время после выключения возбуждения поток и ЭДС, индуктируемая им при вращении якоря, уменьшаются до значения, соответствующего начальным условиям. [4]
|
Правильные принципиальные схены симметричных коротких замыканий.| Неправильные схемы симметричных коротких замыканий.| Характеристика короткого замыкан машины с закрытыми пазами.| Принципиальные схемы для опыта несимметричных коротких замыканий. |
Величина напряжения от остаточного намагничивания определяется на выбеге после отключения машины. [5]
Если пренебречь влиянием остаточного намагничивания сердечников добавочных полюсов, то при нейтральном положении щеточной траверсы критические значения токов дополнительного питания добавочных полюсов обоих направлений примерно равны, и зона безыскровой работы располагается в своей начальной части симметрично относительно оси тока нагрузки. [6]
В В2 мы получим отрицательное остаточное намагничивание. [7]
Для уменьшения ЭДС от остаточного намагничивания применяют схемы самогашения, когда обмотка возбуждения генератора переключается на напряжение генератора в размагничивающем направлении. [8]
Останется лишь магнитный поток остаточного намагничивания, который составляет не более 3 - 5 % номинального потока. [9]
Заметим, что э.ц.с. остаточного намагничивания играет очень важную роль в работе генераторов параллельного, последовательного и смешанного возбуждения. [10]
Рассмотрим для примера влияние остаточного намагничивания в двухступенчатом ЭМУ продольного коля. Остаточное намагничивание, являясь результатом действия магнитного гистерезиса стальных участков магнитопровода, может быть оценено коэрцитивной силой. [11]
|
К определению намагниченности ферромагнетика.| Петля гистерезиса. / - кривая первичного намагничивания, RO - остаточная намагниченность, / СО - коэрцитивная сила. |
Таким образом, явление остаточного намагничивания объясняется внутренним полем вещества. [12]
Отметим, что снижение остаточного намагничивания ЭМУ до приемлемых величин может быть также осуществлено методом магнитной тряски. На некоторых экскаваторах, выпущенных в США, применяются ЭМУ с гасительной катушкой под полюсами. По этой катушке для перемагничивания пропускается переменный ток. На отечественных экскаваторах указанные ЭМУ не получили распространения, однако их принцип действия и характеристики подробно рассмотрены в технической литературе. [13]
Коэрцитивная сила
Коэрцитивная сила — такое размагничивающее внешнее магнитное поле напряженностью , которое необходимо приложить кферромагнетику, предварительно намагниченному до насыщения, чтобы довести до нуля его намагниченность или индукцию магнитного поля внутри.
Fig. 2. Семейство петель гистерезиса в координатах H-B
Соответственно рассматривают коэрцитивную силу , полученную по циклу , или по циклу . Обозначают соответственно и
Коэрцитивная сила всегда больше . Этот факт объясняется тем, что в правой полуплоскости графика гистерезиса значение больше, чем , на величину :
В левой полуплоскости, наоборот, меньше, чем , на величину . Соответственно, в первом случае кривые будут располагаться выше кривых , а во втором — ниже. Это делает цикл гистерезиса уже цикла