Електротехнічні матеріали. Провідникові, магнітні й напівпровідникові матеріали вступ - Сторінка 3


Н ^ Рис.2.1- Прецесія електронних орбіт під дією магнітного поля.
До діамагнетиків належать інертні гази, водень, азот, вода, мідь, срібло, золото, цинк, ртуть і т.д. Діамагнетиками є також речовини в надпровідному стані.

До парамагнетиків відносяться речовини з позитивною магнітною сприйнятливістю, що не залежить від напруженості зовнішнього магнітного поля. У парамагнетиках атоми мають елементарні магнітні моменти навіть при відсутності зовнішнього магнітного поля, однак через тепловий рух ці магнітні моменти розподілені хаотично, в результаті чого намагніченість речовини в цілому дорівнює нулю. Зовнішнє магнітне поле викликає переважну орієнтацію магнітних моментів атомів в одному напрямку, але теплова енергія протидіє створенню магнітної впорядкованості. У зв'язку з цим парамагнітна сприйнятливість сильно залежить від температури. При нормальній температурі магнітна сприйнятливість парамагнетиків дорівнює 10-3 – 10-6. Тому їхня магнітна проникність незначно відрізняється від одиниці ( ). Завдяки позитивній намагніченості парамагнетики, вміщені в неоднорідне магнітне поле, втягуються в нього.

Парамагнетиками є кисень, лужні й луго-земельні метали, солі заліза, кобальту, нікелю і т.д.

До феромагнетиків відносяться речовини з великою позитивною магнітною сприйнятливістю (до106), що сильно залежить від напруженості магнітного поля й температури. Для феромагнетиків характерна внутрішня магнітна впорядкованість, що полягає в існуванні макроскопічних областей з паралельно орієнтованими магнітними моментами атомів. Ці речовини здатні намагнічуватися до насичення у відносно слабких магнітних полях.

Антиферомагнетиками є речовини, в яких нижче деякої температури виникає антипаралельна орієнтація елементарних магнітних моментів однакових атомів або іонів кристалічних решіток. Вони характеризуються незначною позитивною магнітною сприйнятливістю (10-3 – 10-5), що дуже залежить від температури. При нагріванні антиферомагнетик випробовує фазовий перехід у парамагнітний стан. Температура такого переходу, при якій зникає магнітна впорядкованість, називається точкою Нееля або антиферомагнітною точкою Кюрі.

Усього відомо близько тисячі з'єднань з властивостями антиферромагнетиков. Представниками антиферомагнетиків є хром, марганець, германій і т.д.

До феримагнетиків відносяться речовини, магнітні властивості яких обумовлені нескомпенсованим антиферомагнетизмом. Як і феромагнетики, вони мають високу магнітну сприйнятливість, що істотно залежить від напруженості магнітного поля й температури.

Властивостями феримагнетиків володіють різні оксидні з'єднання, серед яких найбільший практичний інтерес мають ферити.

Діа-, пара- і антиферомагнетіки можна об'єднати в групу слабкомагнітних речовин. Феро- і феримагнетики є сильномагнітними речовинами.


^ 2.2 Феромагнетики. Процеси при намагнічуванні феромагнетиків

У монокристалах феромагнітних речовин існують напрямки легкого й важкого намагнічування. Число таких напрямків визначається симетрією кристалічних решіток. У відсутності зовнішнього магнітного поля магнітні моменти доменів мимовільно орієнтуються уздовж однієї з осей легкого намагнічування.

Легке {100} Середнє{110}

Важке {111}


Рис.2.2 - Напрямки легкого, середнього й важкого намагнічування в монокристалі заліза

Елементарний осередок заліза являє собою об’ємоцентрований куб. Напрямок легкого намагнічування збігається з ребром куба. Отже у монокристалі заліза можна виділити шість еквівалентних напрямків легкого намагнічування. Для намагнічування монокристалічного зразка до насичення уздовж однієї з осей легкого намагнічування треба затратити значно меншу енергію, ніж для такого ж намагнічування уздовж осі важкого намагнічування.

Залежність магнітної індукції макрооб’єму феромагнетика від напруженості зовнішнього магнітного поля називають кривою намагнічування (рис. 2.3). Зростання індукції під дією зовнішнього поля обумовлено двома основними процесами: зсувом доменних границь і поворотом магнітних моментів доменів.

Початковій ділянці кривої (область 1) відповідає оборотне (пружне) зміщення границь доменів. При цьому відбувається збільшення об’єму тих доменів, магнітні моменти яких утворюють найменший кут з напрямком зовнішнього поля і зменшення розмірів доменів з несприятливою орієнтацією вектора спонтанної намагніченості. Після зняття слабкого поля границі доменні повертаються в колишнє положення.

В



1 2 3 4

Н

Рис. 7.3 - Крива намагнічування феромагнетика.

В області більш сильних полів (область 2) зсув доменних границь маєнеоборотний, стрибкоподібний характер. На ділянці необоротного зсуву доменних границь крива намагнічування має найбільшу крутізну.

При подальшому збільшенні напруженості магнітного поля зростає роль другого механізму намагнічування - механізму обертання, при якому магнітні моменти доменів з напрямку легкого намагнічування поступово повертаються в напрямку поля (область 3).

Коли всі магнітні моменти доменів орієнтуються уздовж поля, наступає технічне насичення намагніченості (область 4). Незначне зростання індукції на ділянці насичення обумовлено складовою частиною (формула 2.2) і збільшенням намагніченості самого домена. Це явище одержало назву парапроцесу або істинного намагнічування. Строго паралельне розташування спінових моментів у домені можливе тільки при температурах, близьких до абсолютного нуля. При підвищенні температури за рахунок теплової енергії впорядкованість у розташуванні спінів порушується. Зовнішнє поле повертає спіни до паралельної орієнтації. Цим досягається ефект збільшення намагніченості.

На відміну від істинного намагнічування, зростання індукції за рахунок зсуву доменних границь і обертання магнітних моментів називають технічним намагнічуванням.

Із кривої намагнічування можна визначити статичну (відносну) магнітну проникність. Вона пропорційна тангенсу кута нахилу січної, проведеної з початку координат через відповідну точку на основній кривій намагнічування.

. (2.4)

Граничне значення магнітної проникності при напруженості магнітного поля, що прагне до нуля, називають початковою магнітною проникністю . Експериментально її визначають у слабких магнітних полях з напруженістю порядку 0,1 А/м.

Крутизна окремих ділянок кривої намагнічування і гілок петлі гістерезиса характеризують диференціальною магнітною проникністю

. (2.5)

У тому самому зразку максимальне значення диференціальної проникності завжди перевищує максимальне значення статичної магнітної проникності.

Якщо феромагнетик намагнітити до насичення Bs , а потім відключити зовнішнє поле, то індукція в нуль не обернеться, а прийме деяке значення Br , яке називається залишковою індукцією. Щоб усунути залишкову індукцію, необхідно прикласти магнітне поле протилежного напрямку. Напруженість розмагнічуваного поля, при якій індукція в зразку, попередньо намагніченому до насичення, обертається в нуль, називається коерцитивною силою. Зміна магнітного стану феромагнетика при його циклічному перемагнічуванні характеризується явищем гістерезиса, тобто відставанням індукції від напруженості поля. Для різних амплітудних значень напруженості зовнішнього поля можна одержати сімейство петель гістерезису. Петлю гістерезису, отриману при індукції насичення, називають граничною. При подальшому зростанні поля площа петлі гістерезису залишається незмінною.

Залишкова індукція і коерцитивна сила є параметрами граничної петлі гістерезиса. Сукупність вершин петель гістерезиса утворює основну криву намагнічування феромагнетика.

  • oldrussian.ru/robota-nad-rozvitkom-movlennya-zdjsnyutsya-pd-chas-vivchennya-vsh-discipln-ale-osobliva-rol-u-comu-proces-nalezhit-urokam-lteraturi-predmetom-yakih-miste.html
  • oldrussian.ru/5-rationale-and-purpose-of-the-module-130.html
  • oldrussian.ru/tehnika-simulyacii-simulyaciya-chastichnoj-specializacii.html
  • oldrussian.ru/espresso-is-a-concentrated-coffee-beverage-brewed-by-forcing-very-hot-but-not-boiling-water-under-high-pressure-through-coffee-that-has-been-ground-to-a-consi.html
  • oldrussian.ru/konspekt-lekcj-chernvc-chernveckij-naconalnij-unversitet-2011-udk-502-14-47707-bbk.html
  • oldrussian.ru/organzuvati-ta-provesti-oblasnij-konkurs-na-krashu-programu-vihovno-roboti-v-zagalnoosvtnh-pozashklnih-ta-nternatnih-navchalnih-zakladah.html
  • oldrussian.ru/perezapis-sbornik-statej-2008gg-v-12.html
  • oldrussian.ru/urokah-ukransko-movi-ta-lteraturi-navchalnij-posbnik-h-vid-grupa-osnova-2009-170-s-b-ka-zhurnalu-vivchamo-ukransku-movu-ta-lteraturu.html
  • oldrussian.ru/3-10-15-ground-rules-5-flipchart-felt-tip-pens-4.html
  • oldrussian.ru/annamalai-university-3.html
  • oldrussian.ru/44prinyatie-v-sostav-rf-i-obrazovanie-novogo-subekta-federacii-v-rossii-shpargalka-po-konstitucionnomu-gosudarstvennomu-pravu-rossii.html
  • oldrussian.ru/descendants-of-richard-britton-brittaine-29.html
  • oldrussian.ru/activity-specific-assessments-unit-1-map-skillsexamining-the-united-states-place-in-the-world-1.html
  • oldrussian.ru/departament-geodez-kartograf-ta-kadastru-nstrukcya-z-peredach-ukranskoyu-movoyu-geografchnih-nazv-termnv-franc-kiv-2001.html
  • oldrussian.ru/arhvn-zbrannya-ukrani-stornka-76.html
  • oldrussian.ru/thought-1748mens-insecurity-about-women-supremacy-planetary-totalitarianism.html
  • oldrussian.ru/bibliography-of-catfish-taxonomy-8.html
  • oldrussian.ru/sten-1-noht-3-kon-3-shos-4-kpek-10-avtoreferatv-149-zhurnalv-70.html
  • oldrussian.ru/thomson-scientific-master-journal-list-48.html
  • oldrussian.ru/upravlnnya-debtorskoyu-zaborgovanstyu-tov-rim-zmst.html