WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Ферромагнетики - Курсова робота

Ферромагнетики - Курсова робота

підтвердженням є те, що при досягненні визначеної температури (точка Кюрі) усі феромагнітні речовини утрачають свої феромагнітні властивості.
Феромагнітні речовини відрізняються від парамагнітних не тільки дуже великим значенням магнітної проникності і її залежністю від напруженості поле, але і дуже своєрідним зв'язком між намагнічуванням і напруженістю що намагнічує поле. Ця особливість знаходить своє вираження в явищі гистерезиса з усіма його наслідками: наявністю залишкового намагнічування і коэрцитивной сили.
У чому причина гистерезиса? Вид кривих мал. 8 і 9, - розходження між ходом наростання намагнічування ферромагнетика при збільшенні поле Н и ходом його розмагнічування при зменшенні Н,- показує, що при зміні намагнічування ферромагнетика, тобто при чи збільшенні зменшенні напруженості зовнішнього поле, орієнтація і дезорієнтація елементарних магнітів не відразу випливає за полем, а відбувається з відомим відставанням. Докладне вивчення процесів намагнічування і розмагнічування заліза й інших феромагнітних речовин показало, що феромагнітні властивості речовини визначаються не магнітними властивостями окремих чи атомів молекул, що самі по собі парамагнитны, а намагнічуванням цілих областей, називаних доменами,- невеликих ділянок речовини, що містять дуже велика кількість атомів.
Взаємодія магнітних моментів окремих атомів ферромагнетика приводить до створення надзвичайно сильних внутрішніх магнітних полів, що діють у межах кожної такої області і що вибудовують, у межах цієї області, всі атомні магнітики паралельно один одному, як показано на мал. 11. Таким чином, навіть при відсутності зовнішнього поле феромагнітна речовина складається з ряду окремих областей, кожна з який мимовільно намагнічена до насичення. Але напрямок намагнічування для різних областей по-різному, так що внаслідок хаотичності розподілу цих областей тіло в цілому виявляється у відсутності зовнішнього поле ненамагииченным.
Під впливом зовнішнього поле відбувається перебудова і перегрупування таких "областей мимовільного намагнічування", у результаті якої одержують перевагу ті області, намагнічування яких паралельно зовнішньому полю, і речовина в цілому виявляється намагніченим.
Один із прикладів такої перебудови областей мимовільного намагнічування показаний на мал. 11. Тут схематично зображені дві суміжні області, напрямки намагнічування яких перпендикулярне друг до друга.
При накладенні поле Н частина атомів області В, у який намагнічування перпендикулярне до поля, на границі її з областю А, у якій намагнічування рівнобіжне полю, повертається, так що напрямок їхнього магнітного моменту стає рівнобіжним полю. У результаті область А, намагнічена паралельно зовнішньому полю, розширюється за рахунок тих областей, у яких напрямок намагнічування утворить великі кути з напрямком поле, і виникає переважне намагнічування тіла по напрямку зовнішнього поле. У дуже сильних зовнішніх полях можливі і повороти напрямку орієнтації всіх атомів у межах цілої області.
При знятті (зменшенні) зовнішнього поле відбувається зворотний процес розпаду і дезорієнтації цих областей, тобто розмагнічування тіла. Через великі в порівнянні з атомами розмірів "областей мимовільного намагнічування" як процес орієнтації їх, так і зворотний процес дезорієнтації відбувається з набагато великими утрудненнями, чим установлення чи орієнтації дезорієнтації окремих чи молекул атомів, що має місце в парамагнітних і діамагнітних тілах. Цим і порозумівається відставання намагнічування і розмагнічування від зміни зовнішнього поле,
т. е. гистерезис феромагнітних тел.
Мал. 11. Схема, що ілюструє орієнтацію молекулярних магнітів у
"областях мимовільного намагнічування" А и В.
а) Зовнішнє магнітне поле відсутнє;
б) під дією зовнішнього магнітного поле Н області А и В
перебудовуються.
Ефект Баркгаузена
Баркгаузена ефект - стрибкоподібна зміна намагніченості ферромагнетиків при безперервній зміні зовнішніх умов, наприклад магнітного поля. При повільному намагнічуванні феромагнітного зразка у вимірювальній котушці, надягнутої на зразок, у ланцюзі котушки з'являються імпульси струму , обумовлені стрибкоподібною зміною намагніченості М зразка. Особливо яскраво Баркгаузена ефект виявляється в магніто-м'яких матеріалах на крутих ділянках кривої намагнічування і петлі гистерезиса, де доменна структуразмінюється в результаті процесів зсуву границь феромагнітних доменів. Наявні у ферромагнетику різного роду неоднорідності (сторонні включення , дислокації, залишкові механічні напруги і т.д.) перешкоджають перебудові доменної структури. Коли границя домена, зміщаючи при збільшенні магнітного поля Н, зустрічає перешкоду (наприклад, стороннє включення ), вона зупиняється і залишається нерухомої при подальшому збільшенні полючи. При деякому зрослому значенні поля границя переборює перешкоду і стрибком переміщається далі, до чергової перешкоди, вже без збільшення поля. Через подібні затримки крива намагнічування ферромагнетика має східчастий характер (мал.).
Залежність намагніченості від магнітного поля
мал.
Стрибкоподібна зміна намагніченості може бути викликана не тільки полем, але іншими зовнішніми впливами (наприклад, плавною зміною напруг або температури), при яких відбувається зміна доменної структури зразка.
Ефект Баркгаузена - один з безпосередніх доказів доменної структури ферромагнетиків, він дозволяє визначити обсяг окремого домена. Для більшості ферромагнетиків цих обсягів дорівнює 10-6-10-9 див 3. Вивчення Баркгаузена ефекту дозволило краще зрозуміти динамікові доменної структури і встановити зв'язок між числом стрибків і основних характеристик петлі гистерезиса (коэрцитивной силою і т.д.).
За аналогією з ефектами Баркгаузена у ферромагнетиках стрибки переполяризації в сегнетоэлектриках також називаються стрибками Баркгаузена.
Технічна реалізація ефекту Баркгаузена
Схема технічної реалізації представлена на мал.
Схема спостереження ефекту Баркгаузена
Позначення:
1 - котушка з феромагнітним стрижнем;
2 - амперметр;
3 - ємність ;
4 - реостат з опором R(t);
U(t) - імпульсна напруга ;
L(t) - індуктивність котушки 1.
При зміні R(t) стрибкоподібно змінюється намагніченість феромагнітного стрижня, що стрибкоподібно змінює частоту коливань стрілки амперметра (суперпозиція частот коливань).
Застосування ефекту
Використовується при визначенні обсягів доменов у ферромагнетиків.
Феромагнітні матеріали
Феромагнітні матеріали поділяються на двох груп: магнітно-м'які і магнітно-тверді.
а) Магнітно-м'які матеріали (таблиця №1) застосовуються в якості магнитопроводів (сердечників) у пристроях і приладах , де магнітний потік постійний (полюсні башмаки і сердечники вимірювального механізму) або перемінний (наприклад, магнитопровід трансформатора). Вони мають низьке значення коерцитивной сили Hc (нижче 400А/м), високою магнітною проникністю і малими утратами від гистерезиса. До цієї групи матеріалів відносяться : технічне залізо і низкоуглеродистые стали, листові електротехнічні сталі, железоникелевые сплави з високою проникністю (пермаллои) і оксидні ферромагнетики - феррити й оксифери.
Технічне залізо зі змістом вуглецю до 0,04%, вуглеродні сталі і чавун широко застосовуються для магнитопроводів, що працюють в умовах постійних магнітних полів . Технічне залізо має високу індукцію
Loading...

 
 

Цікаве