ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТОМЯГКИХ МАТЕРИАЛОВ НА ПРОМЫШЛЕННОЙ ЧАСТОТЕ
Цель и задача работы
Целью работы является изучение свойств магнитомягких материалов, процесса их намагничивания и определение количественных параметров, характеризующих эти свойства.
Задача работы - усвоить принцип измерений и практически освоить метод и методику измерений основных количественных параметров магнетиков.
Для всех исследуемых образцов экспериментально измерить параметры предельной петли гистерезиса, рассчитать магнитную проницаемость и удельные потери, графически построить основную кривую намагничивания и зависимость магнитной проницаемости от напряжённости внешнего магнитного поля.
Подготовка к работе
При подготовке к работе необходимо:
1. усвоить цель и задачу работы и выяснить, какие материалы исследуются в данной работе;
2. изучить теоретические положения к работе, т.е. уяснить, что такое магнетизм, в чём он проявляется, какие явления происходят в процессе намагничивания, какие материалы относятся к магнитомягким и каковы требования к ним;
3. выписать для отчёта и запоминания основные расчётные формулы и определения понятий «магнетик», «магнитный материал», «основная кривая намагничивания», «начальная магнитная проницаемость», «магнитные потери»;
4. разобраться в схеме измерений и сведениях, представленных на информационном табло установки; определить, какие приборы используются в работе, их назначение и функциональные возможности, т.е. пределы регулирования входных и пределы измерения контролируемых величин; перерисовать к отчёту схему лабораторной установки;
|
|
|
5. осознать методику выполнения работы, т.е. логику и последовательность действий в процессе измерений, и начертить таблицы результатов измерений с обязательным указанием единиц измерения.
Теоретические положения к работе
Магнетизм и магнитные свойства веществ
Магнетик – это вещество, основным свойством которого является способность к намагничиванию.
Магнитный материал - материал, обладающий свойством ферро- или ферримагнетика.
Магнитные свойства всех веществ обусловлены магнитными свойствами атомов, которые в свою очередь определены магнитными свойствами электронов. Электроны обладают орбитальным и спиновым магнитным моментами, разными по величине и направленными.
У полностью заполненных слоёв (s, p, d и т.д.) орбит электронов как орбитальные, так и спиновые моменты скомпенсированы. Поэтому, полные магнитные моменты атомов, как сумма орбитальных и спиновых моментов электронов, определяется магнитными моментами электронов на не полностью заполненных орбитальных слоях.
|
|
|
По характеру сил магнитного взаимодействия и наличию магнитного момента у атомов, все вещества по магнитным свойствам делятся на:
- диамагнетики, у которых имеет место полная взаимная компенсация как орбитальных, так и спиновых магнитных моментов атомов, при этом под действием внешнего магнитного поля возникает магнитный момент, направленный против внешнего поля;
- парамагнетики, имеющие нескомпенсированные магнитные моменты, векторы которых под действием тепловой энергии расположены равновероятно по всем направлениям, в результате чего магнитный момент парамагнетика равен нулю, а под действием внешнего магнитного поля возникает незначительный магнитный момент, совпадающий с направлением поля;
- ферромагнетики, у которых спиновые моменты параллельны и наблюдается ферромагнитный атомный порядок, за счёт которого, даже при отсутствии внешнего поля, определённые макроскопические области вещества (материала) находятся в состоянии самопроизвольного или спонтанного намагничивания до насыщения, а под действием внешнего магнитного поля магнитные моменты этих областей ориентируются по направлению поля до насыщения;
- антиферромагнетики, имеющие антиферромагнитный атомный порядок, при котором равные по величине магнитные моменты соседних атомов (ионов) ориентированы антипараллельно и под действием внешнего магнитного поля стремятся установиться вдоль него;
|
|
|
- ферримагнетики, имеющие ферримагнитный атомный порядок, представляющий собой нескомпенсированный антиферромагнетизм и при приложении внешнего магнитного поля антипараллельные, но разные по величине, магнитные моменты атомов ориентируются по направлению внешнего поля.
Диа- и парамагнетики иногда объединяют под названием слабомагнитных веществ, не обладающих атомным магнитным порядком, а ферро- и ферримагнетики - под названием сильномагнитных веществ, обладающих атомным магнитным порядком. Для антиферромагнетиков характерен атомный магнитный порядок, но количественно этот эффект весьма мал. Поэтому для технических целей обычно используют ферро- и ферримагнетики.
Особенностью магнетиков является их кристаллическая и доменная структура. Домен - это макроскопическая область с магнитным моментом определённого направления или же область спонтанного намагничивания до насыщения. Домены имеют линейные размеры от тысячных до десятых долей миллиметра и магнитный момент, приблизительно в 1015 раз больше магнитного момента атома. Таким образом, домен состоит из, порядка, 1015 атомов с одинаковым направлением магнитных моментов.
|
|
|
Домены отделены друг от друга переходными слоями, называемыми стенками доменов, в которых происходит постепенный поворот магнитных моментов атомов от одного направления к другому, соответствующему соседнему домену. Толщина доменных стенок составляет приблизительно 10-5 см или 300 атомных слоев.
В принципе, домен может рассматриваться как магнитный диполь, а доменная структура – как набор магнитных диполей, разделенных переходными стенками.
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 226; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!