Магнитные свойства веществ

Опыт показывает, что все вещества в магнитном поле намагничиваются, изменяя тем самым первоначальное магнитное поле. При этом одни вещества ослабляют внешнее магнитное поле, их называют диамагнетиками, а другие усиливают его, их называют парамагнетиками. Таким образом, если в вакууме существует магнитное поле с индукцией В, то при заполнении некоторой средой результирующее поле либо ослабляется, либо усиливается. Величина, показывающая, во сколько раз индукция результирующего поля в веществе больше или меньше индукции внешнего магнитного поля, называется относительной магнитной проницаемостью вещества:

м = (15)

м – магнитная проницаемость вещества;

В_{в ещ} – магнитная индукция поля в веществе,[Тл];

В_вак – магнитная индукция поля в вакууме,[Тл].

Среди парамагнетиков резко выделяется группа веществ, вызывающих большое усиление магнитного поля. Их называют ферромагнетиками. Ферромагнетиками являются железо, кобальт, никель и их соединения.

Рассмотрим процесс намагничивания железа. При остывания расплавленного железа во всей его структуре образуются центры кристаллизации. Вокруг них идет образование кристаллической решетки. Каждая такая область намагничивается самопроизвольно и в целом металл не будет обладать магнитными свойствами. Области самопроизвольного намагничивания ферромагнетика называют доменами (рис.7).

Рис. 7. Пример намагниченности доменов ферромагнетика.

Если ферромагнетик поместить во внешнее магнитное поле, то магнитные моменты отдельных доменов получат преимущественную ориентацию в направлении поля. Чем больше индукция поля В, тем сильнее эта ориентация, тем сильнее намагничивается ферромагнетик.

При некоторой достаточной величине внешнего поля все магнитные моменты доменов оказываются ориентированы вдоль линий поля, т.е. наступает состояние насыщения. При этом собственное магнитное поле ферромагнетика превосходит во много раз внешнее поле. Если ферромагнетик вынести из внешнего поля, то полного размагничивания не произойдет, хотя результирующее поле по мере ослабления внешнего будет уменьшаться (рис.8).

Рис.8. Петля гистерезиса

В – магнитная индукция,

Н = B/м – напряженность магнитного поля,

В_ост – остаточная намагниченность,

Нк = B_k/м₀ – коэрцитивная сила,

О-B_нас/м₀ – кривая первоначального намагничивания,

В_нас/м₀ – точка магнитного насыщения.

. Величина индукции магнитного поля ферромагнетика, оставшегося после снятия внешнего магнитного поля, называется остаточной намагниченностью. Чтобы ферромагнетик полностью размагнитить, нужно изменить направление внешнего поля на противоположное и постепенно увеличивать его. При некоторой величине этого поля ферромагнетик окажется полностью размагниченным.

Величина такого поля называется коэрцитивной силой. Если дальше увеличивать индукцию магнитного поля, направленного противоположно первоначальному, то вновь будет достигнуто состояние насыщения.

Если теперь уменьшить внешнее поле до нуля, а затем сделать его прежним, то на графике В = f(H), получим замкнутую кривую, которая называется петлей гистерезиса. Петля гистерезиса отражает процесс перемагничивания вещества.

По величине остаточной намагниченности В_ост различают магнитомягкие и магнитотвердые материалы. Магнитомягкие вещества имеют малую величину остаточной намагниченности, узкую петлю гистерезиса, легко перемагничиваются и применяются для изготовления сердечников трансформаторов, корпусных деталей электродвигателей и генераторов. Магнитотвердые вещества имеют большую величину остаточной намагниченности В_ост, широкую петлю гистерезиса, перемагничиваются с трудом и применяются для изготовления постоянных магнитов.

Дата добавления: 2014-12-17