Лекция «Ферромагнетики и их свойства»
Ферромагнетики - это вещества, обладающие самопроизвольной намагниченностью, которая сильно изменяется под влиянием внешних воздействий - магнитного поля, деформации, температуры. Ферромагнетики, в отличие от слабо магнитных диа- и парамагнетиков, являются сильно магнитными веществами : внутреннее магнитное поле в них может в сотни раз превосходить внешнее поле. Типичные представители : Fe, Co, Ni, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Fe 3 Al, Ni 3 Mn, ZnCMn 3.
1 - область нелинейной зависимости J=f(H) : B = (H+J)μ 0 ; 2 - область линейной зависимости J=f(H) : B = J s μ 0 + Hμ 0 ; Зависимость намагниченности ферромагнетика J от напряженности магнитного поля H : Зависимость магнитной восприимчивости ферромагнетика χ от индукции магнитного поля B 0 ( χ max до 10 4 ÷10 5 ):
- доменная структура ферромагнитного образца с нулевой результирующей намагниченностью метод порошковых фигур эффект Баркгаузена Домен - область спонтанной намагниченности в феромагнетике. экспериментальное подтверждение существования доменной структуры ферромагнетика
а) H = 0 (внешнего поля нет); б) смещение границ доменов; в) процесс вращения магнитных моментов; г) насыщение (монодоменный объем).
Гистерезис - явление запаздывания намагниченности ферромагнетика за изменением напряженности магнитного поля. Петля гистерезиса образуется при циклическом перемагничивании ферромагнетика. 1,2 - частные циклы 3 - максимальная петля гистерезиса
Основные параметры: B r - остаточная индукция; H c - коэрцитивная сила. Когда напряженность магнитного поля при размагничивании станет равной нулю, индукция поля не исчезнет и будет характеризоваться величиной B r. Намагниченность ферромагнетика обращается в ноль лишь под действием магнитного поля, имеющего направление, противоположное намагничивающему, и напряженность H c.
По величине коэрцитивной силы H c ферромагнетики делятся на: магнитомягкие H c < 800 А / м применяются в основном в качестве сердечников трансформаторов магнитотвердые H c > 4 кА / м применяются в основном в качестве постоянных магнитов
Энергия ферромагнетика: а) накопленная при намагничивании; б) выделившаяся при размагничивании; в) энергетические потери. Площадь петли гистерезиса позволяет рассчитать энергетические потери в ферромагнетике.
Точка Кюри - температура, выше которой области спонтанной намагниченности распадаются и ферромагнетик утрачивает свои свойства (переходит в парамагнитное состояние). При охлаждении ферромагнетика ниже точки Кюри в нем снова возникают домены и ферромагнетик вновь приобретает свои первоначальные свойства.
а - парамагнетик б - ферромагнетик в - антиферромагнетик г - ферримагнетик
