Основные свойства магнитных материалов

Краткие теоретические сведения

Магнитомягкие и магнитотвёрдые материалы

Практическое занятие №6

Порядок выполнения

1. Используя справочные данные, заполнить таблицу 6 основных характеристик проводниковых материалов, указав достоинства, недостатки и область их применения.

2. Проранжировать данные материалы по температуре плавления, начиная с самого тугоплавкого.

Контрольные вопросы

1. Как называются материалы, обладающие большим удельным электрическим сопротивлением?

2. Какой из металлов обладают большой хрупкостью?

3. Какие металлы считаются тугоплавкими?

4. Для чего применяются проводящие пасты?

Рекомендуемая литература: (1) стр.163 – 170; (2) стр.132 – 153.

Цель работы: систематизировать знания о свойствах и характеристиках магнитных материалов.

Задачи:

- изучить основные физико-химические, тепловые, механические и электрические свойства магнитных материалов;

- заполнить таблицу основных характеристик магнитных материалов;

- проранжировать данные материалы по интервалу рабочих температур.

Магнитными называются такие материалы, которые под действием внешнего магнитного поля способны намагничиваться, т. е. приобретать особые магнитные свойства.

Основные магнитные материалы – это железо, никель, кобальт и различные сплавы на основе технически чистого железа. Свойства магнитных материалов оценивают с помощью величин, называемых магнитными характеристиками.

Магнитная проницаемость (относительная магнитная проницаемость) μ. Это величина безразмерная. Она входит в выражение абсолютной магнитной проницаемости, Гн/м

μ_а=μ₀μ

где μ_{0 –} магнитная постоянная, равная 1,256637 ∙ 10^-6 Гн/м.

Магнитная проницаемость – величина, определяющая способность материала к намагничиванию. Чем больше величина μ, тем легче намагничивается материал, и наоборот, чем меньше величина μ, тем в меньшей степени он может быть намагничен. Магнитная проницаемость в большей степени зависит от напряженности Н, действующей в материале. Поэтому для оценки способности материала к намагничиванию приходится учитывать начальную магнитную проницаемость μ_н и максимальную магнитную проницаемость μ_м. Чем выше значения этих характеристик у данного материала, тем легче он намагничивается.

Индукция насыщения B_s. Поведение магнитного материала в магнитном поле характеризуется начальной кривой намагничивания. Эта кривая показывает изменение магнитной индукции в магнитном материале в зависимости от напряженности. Магнитная индукция вначале растет, затем её рост замедляется, а по достижении индукции B_s она остается постоянной. При этом говорят, что магнитный материал достиг насыщения, а индукцию B_s называют индукцией насыщения. Чем больше индукция насыщения, тем выше свойства магнитного материала. Магнитная индукция измеряется в тесла (Тл).

Остаточная магнитная индукция B_r и коэрцитивная сила H_c. Если образец магнитного материала намагничивать, непрерывно повышая напряженность магнитного поля Н, то магнитная индукция B тоже будет непрерывно возрастать по кривой намагничивания, эта кривая начинается в точке 0 и заканчивается в точке, соответствующей индукции насыщения B_s. При уменьшении напряженности H магнитная индукция будет также уменьшаться, но начиная с величины В_м значения индукции не будут совпадать со значениями этой характеристики на начальной кривой намагничивания, и когда напряженность магнитного поля становится равной нулю, в образце магнитного материала будет обнаруживаться остаточная магнитная индукция B_r. Для размагничивания образца материала надо, чтобы напряженность магнитного поля изменила своё направление на обратное (-H). Напряженность поля H_c, при которой индукция становится равной нулю, называется коэрцитивной силой.

Классификация магнитных материалов

Согласно поведению в магнитном поле все магнитные материалы делятся на две основные группы: магнито-мягкие и магнито-твердые.

Магнито-мягкие материалы характеризуются большими значениями начальной и максимальной магнитной проницаемостью и малыми значениями коэрцитивной силы (меньше 4000А/м). Они легко намагничиваются и размагничиваются, отличаются малыми потерями на гистерезис. Чем чище магнито-мягкие материалы, тем лучше его магнитные характеристики.

Магнито-твёрдые материалы обладают большой коэрцитивной силой (больше 4000А/м) и остаточной индукцией (больше 0.1Тл). Они с большим трудом намагничиваются, но зато могут долго сохранять магнитную энергию, т.е. служить источниками постоянного магнитного поля.

По составу все магнитные материалы делятся на три группы: а)металлические; б)неметаллические; в)магнитодиэлектрики.

Металлические магнитные материалы - это чистые металлы (железо, кобальт, никель) и магнитные сплавы некоторых металлов.

Неметаллические магнитные материалы – ферриты, получаемые из порошкообразной смеси окислов железа и окислов других металлов. Опрессованные ферритовые изделия подвергаются отжигу, в результате чего они превращаются в твердые монолитные детали.

Магнитодиэлектрики представляют собой композиционные материалы, состоящие из 60-80% порошкообразного магнитного материала и 40-20% диэлектрика.

Ферриты и магнитодиэлектрики отличаются от металлических магнитных материалов большим удельным сопротивлением ρ (10²-10⁸Ом·м), от чего потери на вихревые токи малы. Это позволяет использовать их в высокочастотной технике. Кроме того, ферриты обладают большой стабильностью магнитных параметров в широком диапазоне частот (включая СВЧ).

Дата добавления: 2014-12-16