Применения ферромагнетиков – 13. Ферромагнетики. Магнитный гистерезис. Применения ферромагнетизма. Природа ферромагнетизма — Детская игровая комната «Волшебный лес»

Posted on 26.09.202021.01.2020 by alexxlab

Содержание

Ферромагнитный материал. Свойства и применение ферромагнетиков

Образование 26 октября 2017

В зависимости от магнитных свойств, вещества бывают диамагнетиками, парамагнетиками и ферромагнетиками. И именно ферромагнитный материал обладает особенными свойствами, отличающимися от остальных.

Что это за материал и какими свойствами обладает

Ферромагнитный материал (или ферромагнетик) – вещество, находящееся в твердом кристаллическом или же аморфном состоянии, которое обладает намагниченностью при отсутствии какого-либо магнитного поля лишь при низкой критической температуре, т. е. при температуре ниже точки Кюри. Магнитная восприимчивость этого материала положительна и превышает единицу. Некоторые ферромагнетики могут обладать самопроизвольной намагниченностью, сила которой будет зависеть от внешних факторов. Кроме всего прочего, такие материалы имеют отличную магнитную проницаемость и способны к усилению внешнего магнитного поля в несколько сотен тысяч раз.

Группы ферромагнетиков

Всего существует две группы ферромагнитного материала:

Магнитно-мягкая группа. Ферромагнетики этой группы имеют небольшие показатели напряженности магнитного поля, но обладают отличной магнитной проницаемостью (менее 8,0×10^-4Гн/м) и невысокими потерями гистерезисного характера. К магнитно-мягким материалам относятся: пермаллои (сплавы с добавлением никеля и железа), оксидные ферромагнетики (ферриты), магнитодиэлектрики.
Магнитно-жесткая (или магнитно-твердая группа). Характеристики ферромагнитных материалов этой группы выше, чем у предыдущей. Магнитно-твердые вещества обладают как высокими показателями напряженности магнитного поля, так и хорошей магнитной проницаемостью. Они являются основными материалами для производства магнитов и устройств, где используется коэрцитивная сила и необходима отличная магнитная восприимчивость. К магнитно-жесткой группе относятся практически все углеродистые и некоторые легированные стали (кобальт, вольфрам и хром).

Материалы магнитно-мягкой группы

Как и говорилось ранее, к магнитно-мягкой группе относятся:

Пермаллои, которые состоят только из сплавов железа и никеля. Иногда к пермаллоям добавляют хром и молибден для повышения проницаемости. Правильно изготовленные пермаллои отличаются высокими показателями магнитной проницаемости и коэрцитивной силы.
Ферриты – ферромагнитный материал, состоящий из оксидов железа и цинка. Нередко к железу и цинку добавляют оксиды марганца или никеля для уменьшения сопротивления. Поэтому ферриты часто используют в качестве полупроводников при высокочастотных токах.
Магнитодиэлектрики являются измельченной смесью порошка железа, магнетита или пермаллоя, обернутого в пленку из диэлектрика. Так же как и ферриты, магнитодиэлектрики используются в качестве полупроводников в самых разных устройствах: усилителях, приемниках, передатчиках и т. д.

Материалы магнитно-твердой группы

К магнитно-твердой группе относятся следующие материалы:

Углеродистые стали, состоящие из сплава железа и углерода. В зависимости от количества углерода, бывают: низкоуглеродистые (менее 0,25% углерода), среднеуглеродистые (от 0,25 до 0,6% углерода) и высокоуглеродистые стали (до 2% углерода). Помимо железа и углерода, в состав сплава могут также входить кремний, магний и марганец. Но наиболее качественными и пригодными ферромагнитными материалами считаются те углеродистые стали, которые имеют наименьшее количество примесей.
Сплавы на основе редкоземельных элементов, например самарий-кобальтовые сплавы (соединения SmCo5 или Sm2Co17). Они имеют высокие показатели магнитной проницаемости при остаточной индукции в 0,9 Тл. При этом магнитное поле в ферромагнетиках такого типа тоже составляет 0,9 Тл.
Другие сплавы. К таковым относятся: вольфрамовые, магниевые, платиновые и кобальтовые сплавы.

Отличие ферромагнитного материала от других веществ, обладающих магнитными свойствами

В начале статьи было сказано, что ферромагнетики обладают особенными свойствами, которые значительно отличаются от других материалов, и вот несколько доказательств:

В отличие от диамагнетиков и парамагнетиков, которые получают свои свойства от отдельных атомов и молекул вещества, свойства ферромагнитных материалов зависят от кристаллической структуры.
Ферромагнитные материалы, в отличие, например, от парамагнетиков, имеют большие значения магнитной проницаемости.
Помимо проницаемости, ферромагнетики отличаются от парамагнитных материалов еще и тем, что имеют зависимую связь между намагничиванием и напряженностью намагничивающего поля, которая имеет научное название – магнитный гистерезис. Подобному явлению подвержены многие ферромагнитные материалы, например кобальт и никель, а также сплавы на их основе. Кстати, именно магнитный гистерезис позволяет магнитам сохранять состояние намагниченности в течение продолжительного времени.
Некоторые ферромагнитные материалы также обладают особенностью изменять свою форму и размеры при намагничивании. Такое явление называется магнитострикцией и зависит не только от вида ферромагнетика, но и от других не менее важных факторов, например от напряженности полей и расположения кристаллографических осей по отношению к ним.

Еще одной интересной особенностью ферромагнитного вещества является способность терять свои магнитные свойства или, говоря проще, превращаться в парамагнетик. Такого эффекта можно достичь при нагреве материала выше так называемой точки Кюри, при этом переход в парамагнитное состояние не сопровождается какими-либо сторонними явлениями и практически незаметен невооруженным глазом.

Область применения ферромагнетиков

Как видно, ферромагнитный материал занимает особо важное место в современном мире технологий. Его используют при изготовлении:

постоянных магнитов;
магнитных компасов;
трансформаторов и генераторов;
электронных моторов;
электроизмерительных приборов;
приемников;
передатчиков;
усилителей и ресиверов;
винчестеров для ноутбуков и ПК;
громкоговорителей и некоторых видов телефонов;
звукозаписывающих устройств.

В прошлом некоторые магнитно-мягкие материалы использовались также в радиотехнике при создании магнитных лент и пленок.

Источник: fb.ru

Ответы Mail.ru: где применяются ферромагнетики

Ферромагнетики, вещества (как правило, в твёрдом кристаллическом состоянии) , в которых ниже определённой температуры (Кюри точки Q) устанавливается ферромагнитный порядок магнитных моментов атомов или ионов (в неметаллических кристаллах) или моментов коллективизированных электронов (в металлических кристаллах, см. Ферромагнетизм) . Среди химических элементов ферромагнитны переходные элементы Fe, Со и Ni (3 d-металлы) и редкоземельные металлы Gd, Tb, Dy, Но, Er

Ферромагнетики и их применение . Вставляя железный или стальной сердечник в катушку, можно во много раз усилить создаваемое ею магнитное поле, не увеличивая силу тока в катушке. Это экономит электроэнергию. Сердечники трансформаторов, генераторов, электродвигателей и т. д. изготовляют из ферромагнетиков.
При выключении внешнего магнитного поля ферромагнетик остается намагниченным, т. е. создает магнитное поле в окружающем пространстве. Упорядоченная ориентация элементарных токов не исчезает при выключении внешнего магнитного поля. Благодаря этому существуют постоянные магниты.
Постоянные магниты находят широкое применение в электроизмерительных приборах, громкоговорителях и телефонах, звукозаписывающих аппаратах, магнитных компасах и т. д.
Большое применение получили ферриты — ферромагнитные материалы, не проводящие электрического тока. Они представляют собой химические соединения оксидов железа с оксидами других веществ. Первый из известных людям ферромагнитных материалов — магнитный железняк — является ферритом.
Температура Кюри. При температуре, большей некоторой определенной для данного ферромагнетика, ферромагнитные свойства его исчезают. Эту температуру называют температурой Кюри. Если сильно нагреть намагниченный гвоздь, то он потеряет способность притягивать к себе железные предметы. Температура Кюри для железа 753 °С, для никеля 365 °С, а для кобальта 1000°С. Существуют ферромагнитные сплавы, у которых температура Кюри меньше 100°С.

13. Ферромагнетики. Магнитный гистерезис. Применения ферромагнетизма. Природа ферромагнетизма

Вещества, у которых магнитная проницаемость во много раз больше единицы, называют ферромагнетиками. К ним относят железо, никель, кобальт и многие сплавы.

Во внешнем магнитном поле ферромагнитный образец ведет себя подобно парамагнитному. Однако магнитная проницаемость ферромагнетика зависит от напряженности внешнего магнитного поля и изменяется в довольно широких пределах, вследствие чего зависимость

является нелинейной. Впервые зависимость

отН экспериментально исследовал А.Г. Столетов.

Значение магнитной проницаемости у некоторых ферромагнитных сплавов достигает десятков тысяч. Поэтому ферромагнетики относят к сильномагнитным веществам.

Для каждого ферромагнетика существует определенная температура, называемая точкой Кюри, при нагревании выше которой данное вещество теряет ферромагнитные свойства и превращается в парамагнетик (для железа 1043 К, для никеля 631 К).

МАГНИТНЫЙ ГИСТЕРЕЗИС

Явление запаздывания изменения магнитной индукции в ферромагнетике относительно изменения напряженности внешнего магнитного поля, приводящее к неоднозначной зависимости В от Н, называют магнитным гистерезисом.

Вследствие гистерезиса при убывании Н до нуля образец полностью не размагничивается. Значение В_ос называют остаточной индукцией.

Чтобы полностью размагнитить образец, изменяют направление внешнего магнитного поля на противоположное. Тогда при определенной напряженности (точка — Н_к) индукция В становится равной нулю.

Значение напряженности Н_к внешнего магнитного поля, которое необходимо приложить к образцу для полного его размагничивания, называют коэрцитивной силой.

При дальнейшем увеличении Н образец вновь начинает намагничиваться (в противоположном направлении) до насыщения (точка С₂).

При уменьшении внешнего магнитного поля до нуля опять обнаруживается существование в образце остаточной индукции (точка — В_ос), а при последующем изменении направления внешнего поля на противоположное и увеличении его напряженности можно вновь полностью размагнитить образец (точка Н

к).

При дальнейшем увеличении напряженности внешнего магнитного поля вновь наступает насыщение образца (точка С₁) и кривая замыкается.

Изображенный на рисунке график называют статической петлей гистерезиса.

Установлено, что площадь петли гистерезиса численно равна работе, которую надо совершить для перемагничивания данного образца.

Форма петли гистерезиса представляет собой одну из основных магнитных характеристик любого ферромагнитного вещества.

ПРИМЕНЕНИЯ ФЕРРОМАГНЕТИЗМА

Ферромагнетики делятся на две большие группы. К первой относятся магнитомягкие материалы, у которых площадь петли гистерезиса мала (следовательно, малы В_ос и Н_к). К таким ферромагнетикам относят химически чистое железо, электротехническая сталь, пермаллой (сплав железа и никеля) и т.д. Эти вещества почти полностью теряют намагниченность после удаления их из внешнего магнитного поля. Магнитомягкие материалы используют в трансформаторах, генераторах переменного тока, электродвигателях.

У магнитожестких материалов площадь петли гистерезиса велика (следовательно, велики В_ос и Н_к). Эти материалы в значительной степени сохраняют свою намагниченность и после вынесения их за пределы внешнего магнитного поля.

К таким ферромагнетикам относятся углеродистая и хромистая сталь, а также некоторые сплавы. Магнитожесткие материалы используют для изготовления постоянных магнитов.

Большое применение в радиотехнике имеют ферриты – вещества, являющиеся химическими соединениями оксида железа с оксидами других металлов. Ферриты обладают одновременно свойствами и ферромагнетиков, и полупроводников. Их используют для изготовления сердечников катушек индуктивности, внутренних антенн малогабаритных приемников и т.д.

ФЕРРОМАГНЕТИКИ, СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ — PDF Free Download

Глава 13 Магнитные свойства веществ 109

Глава 13 Магнитные свойства веществ 109 Магнитные моменты электронов и атомов Опыты показывают, что все вещества, помещенные в магнитное поле, намагничиваются. Рассмотрим причину этого явления сточки зрения

Подробнее Орбитальный магнитный момент
Магнитное поле Магнитный момент атома. Ларморовская частота. Парамагнетики и диамагнетики. Магнитное поле в веществе. Магнитная проницаемость. Условия для поля на границе раздела двух магнетиков. Ферромагнетики.
Подробнее 4.6. Магнитное поле в веществе
1 4.6. Магнитное поле в веществе Индуктивность длинного соленоида можно измерить, анализируя, например, переходной процесс при размыкании или замыкании тока. Опыт показывает, что индуктивность зависит
Подробнее Лекция 17. Магнитные материалы
Лекция 17. Магнитные материалы Общая характеристика К магнитным материалам относятся вещества, обладающие самопроизвольной намагниченностью при температуре ниже температуры магнитного упорядочения. Это
Подробнее МАГНЕТИКИ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ
МАГНЕТИКИ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ 1. Магнитные моменты электронов и атомов Магнетиками называются вещества, способные приобретать во внешнем магнитном поле собственное магнитное поле, т.е., намагничиваться. Магнитные
Подробнее Магнетики и их свойства.
Магнетики и их свойства. Диамагнетики Парамагнетики Ферромагнетики Составитель: Киверин С.М. 565 группа 1 курс ИВТ ФТФ АлтГУ Диамагнетики и парамагнетики в магнитном поле. Микроскопические плотности токов
Подробнее ИЗУЧЕНИЕ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ
Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ Кафедра физики ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2.11 ИЗУЧЕНИЕ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ МЕТОДИЧЕСКОЕ
Подробнее ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЧКИ КЮРИ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ
Подробнее Часть 3. Электричество и магнетизм
МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Физический факультет Кафедра общей физики ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ Часть 3. Электричество
Подробнее Магнетизм вещества. d dv Л13
Л13 Магнетизм вещества Таким образом, различия в конфигурации электронных орбит в различных атомах определяют характер и величину атомных магнитных моментов, которые в свою очередь определяют различие
Подробнее ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЧКИ КЮРИ НИКЕЛЯ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уральский государственный технический университет УПИ Нижнетагильский технологический
Подробнее 3.13. Парамагнетизм.
3.3. Парамагнетизм. 3.3..Магнитная восприимчивость. Вещества, у которых магнитная восприимчивость невелика, но больше нуля 0, а магнитная проницаемость больше единицы: 4, называются парамагнетиками. Явление
Подробнее ГИСТЕРЕЗИС ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Нижегородский государственный технический университет
Подробнее МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ
Министерство образования и науки Российской Федерации Автономное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ
Подробнее Лекция 15 (6) Магнитное поле в веществе
Лекция 15 (6) Магнитное поле в веществе План 1. Магнитное поле в веществе. Намагниченность. Магнитная восприимчивость. Магнитная проницаемость. 2. Виды магнетиков: диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики.
Подробнее Лекция 6. Магнитное поле в веществе.
Лекция 6 Магнитное поле в веществе Намагниченность вещества Вектор напряжённости магнитного поля и его связь с векторами индукции и намагниченности Магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость Поле
Подробнее Классификация магнетиков.
Лабораторная работа 3-5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЧКИ КЮРИ Цель работы: Изучение свойств магнитных материалов при нагревании Принадлежности: ферромагнитный образец, электрическая печь, термопара с милливольтметром,
Подробнее Лекц ия 23 Магнитные свойства вещества
Лекц ия 3 Магнитные свойства вещества Вопросы. Магнитное поле в магнитиках. Связь индукции и напряженности магнитного поля в магнитиках. Магнитная проницаемость и восприимчивость. Гиромагнитные явления.
Подробнее Лекция 23. сегнетоэлектрики.
Лекция 23 Диполь. Диэлектрики. Поляризация диэлектриков. Электрическое смещение. Теорема Гаусса для вектора электрического смещения. Поведение векторов напряженности и электрического смещения на границе
Подробнее Тема 3. Электромагнетизм
Тема 3. Электромагнетизм Вопросы темы. 1. Характеристики магнитного поля.. Магнитные свойства веществ. Постоянные магниты и электромагниты. 3. Действие магнитного поля на проводник с током и движущийся
Подробнее Электричество и магнетизм
Электричество и магнетизм Электростатическое поле в вакууме Задание 1 Относительно статических электрических полей справедливы утверждения: 1) поток вектора напряженности электростатического поля сквозь
Подробнее ТЕМА 15.. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА
ТЕМА 15.. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА 15.1. Намагничивание вещества 15.. Магнитное поле на границе раздела сред 15.3. Магнитомеханические явления 15.4. Виды магнетиков. Диамагнетики в магнитном поле 15.5.
Подробнее Магнітна і електрична сепарація УДК
УДК 6.778.4 Магнітна і електрична сепарація А.А. БЕРЕЗНЯК, канд. техн. наук, Е.А. БЕРЕЗНЯК, М.Э. ГУМЕРОВ (Украина, Днепропетровск, Национальный горный университет) РАСЧЕТ НЕОБХОДИМЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА
Подробнее 3.14. Ферромагнетизм.
1 3.14. Ферромагнетизм. Ферромагнетизм магнитоупорядоченное состояние вещества, при котором все магнитные моменты атомных носителей магнетизма в пределах пространственных областей, называемых доменами,
Подробнее 5 ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ. МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ
5 ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ. МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ Лекция 25 Факты об магнетизме Магнетизм это особое проявление движения электрических зарядов внутри атомов и молекул, которое проявляется в том, что некоторые тела способны
Подробнее ИЗУЧЕНИЕ ПОЛЯ МАГНИТНОГО ДИПОЛЯ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М. В. Ломоносова Физический факультет кафедра общей физики и физики конденсированного состояния Методическая разработка по общему физическому практикуму Лаб.
Подробнее Дисциплина «Материалы электронной техники»
Дисциплина «Материалы электронной техники» ТЕМА 4: «Магнитные материалы» Легостаев Николай Степанович, профессор кафедры «Промышленная электроника» Классификация материалов по магнитным свойствам. Диамагнетики
Подробнее 3.9. Магнитное поле в веществе.
1 39 Магнитное поле в веществе 391Магнитные моменты в веществе До сих пор мы рассматривали магнитные поля и электрические токи в вакууме В веществе магнитное поле возбуждается не только электрическими
Подробнее Репозиторий БНТУ СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ 16. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ В ВАКУУМЕ… 3 16.1. Закон Кулона… 3 16.2. Напряженность электростатического поля. Принцип суперпозиции для напряженности электростатических полей… 6 16.3. Поток вектора
Подробнее