Классификация магнитных веществ
Магнетик – вещество, основным свойством которого является способность намагничиваться. Опыт показывает, что все вещества во внешнем магнитном поле намагничиваются, изменяя этим самым первоначальное внешнее поле. Их поэтому называют магнетиками.
Диамагнетики (магнитная проницаемость (µ<1)) – вещества, намагничивающиеся против направления внешнего магнитного поля. В отсутствие внешнего магнитного поля диамагнетикинемагнитны.
Магнитная проницаемость слабо зависит как от напряжённости магнитного поля, так и от температуры.Диамагнетизм присущ всем веществам, однако в большинстве случаев он маскируется другими типами магнитного состояния.
Примеры диамагнетиков: все вещества с ковалентной химической связью, щелочно-галоидные кристаллы, неорганические стекла, полупроводниковые соединения А3В5, А2В6, кремний, германий, бор и другие. Ряд металлов: медь, серебро, золото, цинк, ртуть, галлий и другие, водород, азот, вода и другие.
Парамагнетики(магнитная проницаемость (µ>1)) – вещества, которые намагничиваются в направлении вектора магнитной индукции внешнего магнитного поля.
В большинстве случаев сильно зависит от температуры (т.к. тепловая энергия препятствует противодействует созданию магнитной упорядоченности).При отсутствии внешнего магнитного поля атомы в парамагнетиках обладают магнитным моментом, но из-за теплового движения магнитные моменты распределены хаотично и намагниченность вещества
J = 0.
|
|
|
Примеры парамагнетиков: щелочные и щелочноземельные металлы, некоторые переходные металлы, соли, железа, кобальта, никеля, редкоземельных металлов, кислород, окись азота. Al, Na, Mg, Ta, W, CaO, CoO и другие.
Ферромагнетики (магнитная проницаемость (µ>>1)) –вещества, как правило, в твёрдом кристаллическом или аморфном состоянии.
Магнитные моменты атомов расположены не беспорядочно, а в результате обменного взаимодействия ориентированы параллельно друг другу с образованием магнитных доменов.Сильно зависят от внешнего магнитного поля и температуры. Ферромагнетики легко намагничиваются уже в слабых магнитных полях.
Примеры ферромагнетиков: железо, никель, кобальт, их соединения и сплавы, некоторые сплавы марганца, серебра, алюминия и др. При низких температурах некоторые редкоземельные элементы — гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий. Сплавы RCo5, где R редкоземельный элемент (Sm,Ce или Pr)
Антиферромагнетики – материалы, атомы (ионы) которых обладают магнитным моментом, обусловленным некомпенсированными спиновыми магнитными моментами электронов. Но у антиферромагнетиков магнитные моменты атомов под действием обменного взаимодействия приобретают не параллельную ориентацию, как у ферромагнетиков, а антипараллельную,и полностью компенсируют друг друга поэтому антиферромагнетики не обладают магнитным моментом.Антиферромагнитный порядок разрушается и материал переходит в парамагнитное состояние.
|
|
|
Примеры антиферромагнетиков: хром, марганец, цезий, неодим, самарий и другие. Химические соединения на основе металлов переходной группы типа окислов, галогенидов, сульфидов, карбонатов и др. MnSe, FeCl2, FeF2, CuCl2, MnO, FeO, NiO.
Рисунок 5.1 – Ориентация магнитных моментов в веществах разной магнитной
Понятие магнитострикции и магнитной анизотропии
Магнитострикция – явление, заключается в том, что при изменении состояния намагниченности тела его объём и линейные размеры изменяются.
При работе многих электроприборов можно услышать исходящий от них шум.
Шум устройств, питающихся от бытовой электросети быть похож на жужжание или гудение (послушать гудение). Одна из возможных причин этого — магнитострикция сердечников в индуктивных конструкциях, таких так трансформаторы или дроссели. При протекании переменного тока через их катушки создаётся переменное магнитное поле такой же частоты, которое заставляет ферромагнитный сердечник и сжиматься, и растягиваться (с частотой 100 Гц для 50 Гц тока, или кратных частотах), которые в свою очередь передают эти колебания в воздух и другим элементам конструкции. Громкий шум может значительно ухудшить экологию окружающего пространства. Действие вибрации на внутренние элементы конструкции может послужить причиной развития трещин, способных вывести прибор из строя.
|
|
|
Магнитная анизотропия – зависимость магнитных свойств ферромагнетика от направления намагниченности по отношению к структурным осям образующего его кристалла. Её причиной являются слабые релятивистские взаимодействия между атомами, такие как спин-орбитальное и спин-спиновое.
Петля гистерезиса
Петля гистерезиса – это кривая, изображающая ход зависимости намагничивания от напряженности внешнего поля. Чем больше площадь петли, тем большую работу на перемагничивание надо затратить.
Представим себе простой электромагнит с железным сердечником. Проведем его через полный цикл намагничивания, для чего будем менять намагничивающий ток от нуля до величины ОМ в обоях направлениях.
Рисунок 5.2 – кривая, изображающая ход зависимости намагничивания от напряженности внешнего поля
|
|
|
Начальный момент – сила тока равна нулю, железо не намагничено, магнитная индукция В=0.
- 1-ая часть: намагничивание изменением тока от 0 до величины –
+ ОМ. Индукция в железе сердечника будет возрастать сначала быстро, затем медленнее. К концу операции, в точке А железо так насыщено магнитными силовыми линиями, что дальнейшее усиление тока (свыше + ОМ) может дать самые незначительные результаты, почему операцию намагничивания можно считать законченной;
- намагничивание до насыщения означает, что имеющиеся в сердечнике молекулярные магниты, находящиеся в начале процесса намагничивания в полном, а затем лишь в частичном беспорядке, почти все расположились теперь стройными рядами, северными полюсами в одну сторону, южными в другую, почему на одном конце сердечника мы имеем теперь северную полярность, на другом – южную;
- 2-я часть: ослабление магнетизма вследствие уменьшения тока от
+ ОМ до 0 и полное размагничивание при токе – OD. Магнитная индукция, изменяясь по кривой АС, дойдет до значения ОС, в то время как ток уже будет равен нулю. Эту магнитную индукцию называют остаточным магнетизмом, или остаточной магнитной индукцией. Для уничтожения ее, для полного, следовательно, размагничивания, необходимо дать в электромагнит ток обратного направления и довести его до значения, соответствующего на чертеже ординате OD;
- 3-я часть: намагничивание в обратную сторону путем изменения тока от – OD до – ОМ1. Магнитная индукция, возрастая по кривой DE, дойдет до точки Е, соответствующей моменту насыщении;
- 4-я часть: ослабление магнетизма постепенным уменьшением тока от – ОМ1, до нуля (остаточный магнетизм OF) и последующее размагничивание путем перемены направления тока и доведения его до величины
+ ОН;
- 5-я часть: намагничивание, соответствующее процессу 1-й части, доведение магнитной индукции от нуля до + МА путем изменения тока от
+ ОН до + ОМ. При уменьшении размагничивающего тока до нуля не все элементарные или молекулярные магниты приходят в прежнее беспорядочное состояние, но часть их сохраняет свое положение, соответствующее последнему направлению намагничивания. Данное явление запаздывания или задерживания магнетизма и носит название гистерезиса.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 356; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!