Классификация магнитных материалов

• Все вещества в природе являются магнетиками в том понимании, что они обладают определенными магнитными свойствами и определенным образом взаимодействуют с внешним магнитным полем.

• Магнитными называют материалы, применяемые в технике с учетом их магнитных свойств. Магнитные свойства вещества зависят от магнитных свойств микрочастиц, структуры атомов и молекул.

Магнитные материалы делятся:

• Магнитомягкие материалы;
• Магнитотвердые материалы;
• Магнитные материалы специального назначения.

Магнитомягкие материалы:

• материалы, обладающие свойствами ферромагнетика.

Ферромагнетик - это

• железо, никель, кобальт или другое вещество, которое имеет высокую магнитную проницаемость.

Магнитная проницаемость -

• это физическая величина, характеризующая связь между магнитной индукцией В и магнитным полем Н в веществе.

Магнитная индукция – это вектор магнитной индукции В, основная характеристика магнитного поля.

Линии магнитной индукции полей постоянного магнита.

• Магнитомягкие материалы, обладают высокой магнитной проницаемостью, небольшой коэрцитивной силой и малыми потерями на гистерезис.

Коэр цитив ная сила - это

• напряженность магнитного поля, вызывающая магнитную индукцию ферромагнетика, равную нулю, в условиях циклического перемагничивания.

В

В мах

В нас

В ост

- В ост

В нас

Н с

Ги стере зис - это

• явление, которое состоит в том, что намагниченность тела зависит от магнитного поля .

К магнитомягким материалам относятся:

• 1. Технически чистое железо (электротехническая низкоуглеродистая сталь).
• 2. Электротехнические кремнистые стали.
• 3. Железоникелевые и железокобальтовые сплавы.
• 4. Магнитомягкие ферриты.

• Магнитомягкие, т.е. легко намагничивающиеся материалы имеют узкую петлю гистерезиса небольшой площади при высоких значениях индукции. Материалы этого типа с округлой петлей гистерезиса применяют для работы в низкочастотных магнитных полях. Магнитомягкие материалы с прямоугольной петлей гистерезиса используют в импульсных устройствах магнитной памяти.

Магнитомягкие материалы использ уются

• в качестве сердечников трансформаторов, электромагнитов, в измерительных приборах генераторов, электродвигателей, дросселей, стабилизаторов, реле и т.д.

Свойства магнитомягких материалов:

• 1. Малое значение коэрцитивной силы;
• 2. Способность намагничиваться до насыщения даже в слабых полях (высокая магнитная проницаемость);
• 3. Малые потери на перемагничивание.

Магнитотвердые материалы

(магнитожесткие материалы) намагничиваются до насыщения и перемагничиваются в сравнительно сильных магнитных полях напряженностью в тысячи и десятки тысяч А/м. Характеризуются высокими значениями коэрцитивной силы. Магнитотвердые материалы – это материалы для постоянных магнитов, использующихся в электродвигателях и других электротехнических устройствах, в которых требуется постоянное магнитное поле.

• Магнитотвердые материалы (материалы для постоянных магнитов) обладают большой удельной энергией. Эта энергия пропорциональна произведению остаточной индукции на величину коэрцитивной силы.
• Магнитотвердые материалы намагничиваются с трудом, но способны длительное время сохранять сообщенную им энергию. Для них характерна широкая петля гистерезиса большой площади, служат эти материалы для изготовления постоянных магнитов.

Классификация магнитотвердых материалов :

• 1. Литые магнитотвердые материалы на основе сплавов Fe-Ni-Al ;
• 2. Порошковые магнитотвердые материалы, получаемые путем прессования порошков с последующей термообработкой ;
• 3. Магнитотвердые ферриты .

Ферриты

• представляют собой магнитную керамику с большим удельным сопротивлением, в 1010 раз превышающим сопротивление железа. Ферриты применяют в высокочастотных цепях, так как их магнитная проницаемость практически не снижается с увеличением частоты. Недостатком ферритов является их низкая индукция насыщения и низкая механическая прочность.

Основными характеристиками магнитотвердых материалов являются:

• - коэрцитивная сила Н с;
• -остаточная индукция В r ;
• - максимальная удельная энергия, отдаваемая магнитом во внешнее пространство W a

Назначение-

магнитотвердые материалы перемагничиваются только в очень сильных магнитных полях и служат для изготовления постоянных магнитов.

Магнитные материалы специального назначения

• это магнитные материалы, имеющие узкие области применения, благодаря высоким значениям одного, иногда двух параметров.

К магнитным материалам специального назначения относят:

• 1)магнитные материалы с прямоугольной петлей гистерезиса;
• 2) СВЧ- ферриты;
• 3)магнитострикционные материалы.

Магнитные материалы с прямоугольной петлей гистерезиса .

• Сердечники из материала с прямоугольной петлей гистерезиса имеют два устойчивых магнитных состояния, которые соответствуют различным направлениям магнитной индукции. Это свойство используется для хранения и переработки двоичной информации. Магнитные материалы с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ) находят широкое применение в устройствах автоматики, вычислительной техники, в аппаратуре телеграфной связи.

СВЧ- ферриты

• неметаллические твёрдые магнитные материалы. Магнитными характеристиками ферритов можно управлять с помощью внешнего магнитного поля. В СВЧ-технике используют ряд эффектов, основанных на взаимодействии электромагнитной волны с магнитными моментами атомов (ионов) СВЧ ферритов.

Назначение СВЧ- ферритов

• В качестве ферритов СВЧ используются магний-марганцевые ферриты с большим содержанием оксида магния, литий-цинковые ферриты, никель-цинковые ферриты и ферриты сложного состава.

Магнитострикционные материалы-

• ферромагнитные металлы и сплавы, а также ферриты, у которых происходит изменение формы и размеров при намагничивании.

Магнитострикционные материалы применяют:

• - для изготовления сердечников электромеханических преобразователей в электроакустической и ультразвуковой технике;
• -для сердечников электромеханических и магнитострикционных фильтров;
• -для резонаторов и линий задержек.

Задача № 1 .

• Известно, что при тепловом пробое в равномерном поле диэлектрик однородной структуры толщиной 2мм, расположенный между электродами площадью 2см 2 , пробивается при напряжении 15кВ. При каком напряжении пробьется этот же диэлектрик, если его расположить между электродами площадью 3см 2 ?

Задача № 2.

• В тонких металлических пленках с уменьшением толщины пленки возрастает ее удельное сопротивление, а также у них наблюдается отрицательный температурный коэффициент удельного сопротивления. Объяснить.

• 1.Отчего зависят магнитные свойства вещества?
• 2.На какие классы делятся магнитные материалы?
• 3.магнитомягкие материалы – это …?
• 4.Ферромагнетик – это…?
• 5.Магнитная проницаемость – это…?
• 6.Коэрцитивная сила - это…?
• 7.Гистерезис - это…?
• 8.Свойства магнитомягких материалов?
• 9.Как классифицируются магнитотвердые материалы?
• 10. Основные характеристики магнитотвердых материалов?
• 11.Как классифицируются магнитные материалы специального назначения?

Домашнее задание:

• 1. Тема: «Классификация магнитных материалов» со стр. 161-169

по учебнику «Электрорадиоматериалы»

(авторы: Н.Н.Калинин, Г. Л.Скибинский,

П.П. Новиков, М., «Высшая школа», 2006).

• 2.Решение ситуационных задач