Магнитные материалы

В качестве ферромагнитных материалов в настоящее время широко применяют железо и его сплавы с другими элементами. Подбирая состав сплавов, и варьируя их обработку, оказывается возможным получить различные ферромагнитные материалы, отличающиеся чрезвычайным разнообразием магнитных свойств. В таблицах 1 и 2 приведены характеристики некоторых магнитно-мягких и магнитно-жестких материалов, применяемых в современной технике.

Таблица 1

Магнитно-мягкие материалы	Состав	m  начальная	m максимальная	В при нас. Тл	Н с,     А/м
Железо Сплав кремний-железо Тот же, отожженный в Н2 78 % -ный пермаллой Суперпермаллой	99,9 % Fe 96,7% Fe; 3,3 % Si   96,7 % Fe; 3,3 % Si   78 % Ni; 22 % Fe   79 % Ni; 5 % Mo; 16 % Fe		5 000	2,15 2,0   2,0   1,0   0,80	8,0   4,0   0,32

Таблица 2

Магнитно-жесткие материалы	Состав	B r, Тл	Н С, А/м
Вольфрамовая сталь   Сплав ални Сплав алнико 5   Сплав магнико   Сплав платина -кобальт	6% W; 0,7% C; 0,3 % Mn; 93 % Fe   25 % Ni; 12% Al; 63% Fe 8% Al; 14% Ni; 24% Co: 3% Cu; 51 % Fe 13,5% Ni; 9% Al; 24% Co; 3% Cu; 50% Fe 77% Pt; 23% Co	1,0   0,70 1,25   1,3   0,45	40 000 44 000   56 000   210 000

Приведенные данные показывают, что в изготовлении магнитных материалов достигнуты выдающиеся успехи. Некоторые сплавы (алнико, магнико) отличаются весьма высокими значениями коэрцитивной силы и остаточной индукции и поэтому позволяют изготовлять исключительные по качеству постоянные магниты, широко применяемые в магнитоэлектрических измерительных приборах и других устройствах, в которых требуется сильное постоянное магнитное поле.

Второе важное достижение заключается в получении ферритов. Они представляют собой ферромагнитные химические соединения типа MeO ^.Fe₂O₃, где Me - один из (или смесь) двухвалентных катионов Mn, Co, Ni, Cu, Mg, Zn, Cd, Fe. В отличие от железа и других ферромагнитных металлов ферриты являются магнитными полупроводниками и имеют большое удельное электрическое сопротивление порядка 10² - 10⁶ Ом×см. Этим и обусловлено большое техническое значение ферритов. Ферриты применяются для изготовления постоянных магнитов, ферритовых антенн, сердечников радиочастотных контуров, элементов оперативной памяти в вычислительной техники, для покрытия пленок в магнитофонах и видеомагнитофонах и т.д.

Контрольные вопросы

1. Как вычисляется орбитальный магнитный момент электрона в атоме и как он связан с орбитальным механическим моментом электрона?

2. Как вычисляется спиновый магнитный момент электрона (магнетон Бора) и как он связан с собственным механическим моментом электрона (спином)?

3. Как вычисляется магнитный момент атомов вещества и в каких единицах он измеряется в СИ?

4. В каких опытах наблюдались магнитомеханические явления? Дайте описание этих опытов.

5. Какой величиной описывается степень намагниченности магнетика? Дайте определение этой физической величины и запишите наименование единицы измерения ее в СИ.

6. Дайте определение напряженности магнитного поля и запишите наименование единицы измерения ее в СИ. Какая существует связь между магнитной индукцией и напряженностью магнитного поля?

7. Что называется относительной магнитной восприимчивостью магнетика и как она связана с относительной магнитной проницаемостью магнетика?

8. Какие вещества называются диамагнетиками, и какими свойствами они обладают? Как выражается зависимость B = f (H), m = f (H), m = f (T) для диамагнетиков?

9. Какие вещества называются парамагнетиками, и какими свойствами они обладают? Как выражается зависимость B = f (H), m = f (H), m = f (T) для парамагнетиков?

10. Впространство между полюсами электромагнита подвешиваются поочередно висмутовый и алюминиевый стержни. Оказалось, что при включении электромагнита алюминиевый стержень располагается вдоль магнитного поля, а висмутовый — поперек магнитного поля. Объясните различие в их поведении.

11. Какие вещества называются ферромагнетиками? Как выражается зависимость J = f (H), B = f (H), m = f (H) для ферромагнетиков.

12. Чем обусловлено наличие петли гистерезиса?

13. Какова природа ферромагнетизма и что такое домены?

14. Как влияет изменение температуры на магнитные свойства ферромагнетика? Что такое точка Кюри?

15. Какой вид имеет петля гистерезиса для магнитомягких и магнитожестких материалов и где эти магнитные материалы применяются?

16. Какими свойствами обладают ферриты и где они применяются?

ЛИТЕРАТУРА

1. Савельев, И.В. Курс общей физики: учеб. пособие для втузов: в 3 т. / И.В. Савельев. – М.: Наука, 1989. – Т. 2: Электричество и магнетизм. – 432 с.

2. Сивухин, Д.В. Общий курс физики: учеб. пособие для физ. спец. вузов: в 5 т. / Д.В. Сивухин. – М.: Наука, 1990. – Т. 3: Электричество. – 591 с.

3. Калашников С.Г. Электричество. – М.: Наука, 1977.

4. Кудин В.И., Мартинович В.А. Электрические свойства металлов и полупроводников. [Электр. ресурс] 2008. - Электрон. данные (697 000 байт). – Мн.: БНТУ/ ФИТР 47-5.2008. – 1 CD-ROM.

Дата добавления: 2015-07-02