КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Теоретические сведения о магнитных свойствах материалов
ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ФЕРРИМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ Лабораторная работа № 7 Цель работы: исследовать влияние температуры на магнитную проницаемость ферритового сердечника и определить точки Кюри. Любое вещество, помещенное в магнитное поле, приобретает магнитный момент. Если взять катушку и помещать в неё сердечники из различных материалов, то магнитное поле, возникающее внутри сердечника, будет усиливать или ослаблять внешнее магнитное поле. Намагниченность сердечника под влиянием внешнего поля можно охарактеризовать уравнением B = μо ∙μr ∙H, где В – магнитная индукция, Тл; μо – магнитная постоянная, μ0 = 4π·10-7 Гн/м; По магнитным свойствам все материалы можно разделить на две группы: − слабомагнитные (μr ≈ 1); − сильномагнитные (μr >> 1). У слабомагнитных материалов μr = const, т.е. она не зависит от напряжённости внешнего поля. Слабомагнитные материалы в технике применяются редко. В качестве магнитных материалов техническое значение имеют ферромагнитные вещества и ферримагнитные химические соединения (ферриты). У сильномагнитных материалов μr >>1 и зависит от напряжённости внешнего поля. К ферромагнетикам относятся железо, никель, кобальт и их сплавы. Они имеют доменную структуру, точку Кюри. Эти материалы широко используются в энергетике в качестве магнитных материалов. Для некоторых кристаллических веществ минимуму потенциальной энергии системы отвечает антипараллельное расположение спинов с некоторым преобладанием одного направления над другим. Эти вещества называются ферримагнетиками. Они также имеют доменную структуру, точку Кюри и все характеристики, введенные для ферромагнитных веществ.
Ферримагнетики отличаются от ферромагнетиков меньшей индукцией насыщения, имеют более сложную температурную зависимость и повышенное, а для некоторых материалов и очень высокое, значение удельного сопротивления, превышающее ρ железа в 106–1011 раз. Ферримагнетики – это магнитная керамика, сочетающая в себе высокие магнитные свойства, высокое удельное сопротивление и, следовательно, низкие потери на вихревые токи, что позволило их применять в области ВЧ и СВЧ, т.е. там, где металлические магнитномягкие материалы применять уже нельзя. Это важное преимущество ферритов перед другими магнитными материалами. Ферриты представляют собой сложные системы окислов железа и двухвалентного (реже – одновалентного) металла, имеющие общую формулу МеО . Fе2О3, где Ме – символ двухвалентного металла. Технические ферриты представляют собой, как правило, твердые растворы магнитных и немагнитных ферритов. К магнитомягким ферритам в первую очередь относятся две группы ферритов: никель-цинковые и марганец-цинковые, представляющие собой трехкомпонентные системы. Общая формула широко распространенных никель-цинковых ферритов имеет следующий вид: m·NiO . Fe2O3 + n∙ZnО . Fе2О3 + p∙FeO . Fe2O3, где m, n, p – коэффициенты, определяющие количественные соотношения между компонентами. Процентный состав компонентов играет существенную роль в получении тех или иных магнитных свойств материала. Немагнитные ферриты добавляют к магнитным для увеличения магнитной проницаемости и уменьшения коэрцитивной силы. Однако при этом снижается температура точки Кюри. Начальная магнитная проницаемость μH − один из основных магнитных параметров магнитомягких ферритов. Ее величина у различных марок магнитомягких ферритов изменяется от 7 до 20000 (μH = 45−35000). Чем выше начальная магнитная проницаемость феррита данной группы, тем ниже его температура Кюри и менее стабильны магнитные свойства при изменении температуры. Магнитная проницаемость влияет также на величину критической частоты fКР; чем больше μH, тем ниже fКР. Ферриты, у которых μН = 20−20000, во многих случаях в слабых полях эффективно заменяют пермаллои и электротехническую сталь. Однако в средних и сильных полях низкой частоты ферриты применять нецелесообразно, так как они имеют более низкую (сниженную
Температурная зависимость проницаемости под влиянием температуры принято характеризовать коэффициентом ТКµ, определяемым из выражения TKμ = , где TKm – температурный коэффициент, град-1; m1 и m2 – магнитные проницаемости при температурах t1 и t2 соответственно, причем t2 > t1. Магнитная проницаемость ферримагнитных материалов при увеличении температуры увеличивается. Это объясняется тем, что облегчается переориентация доменов по полю и растёт магнитная проницаемость, но при температуре выше определённого значения, называемого точкой Кюри, происходит разрушение доменной структуры и магнитные материалы теряют свои ферримагнитные свойства. На рисунке 7.1 приведена типичная зависимость магнитной проницаемости от температуры.
Рис. 7.1. Зависимость магнитной проницаемости ферритов от температуры
В лабораторной работе определяется точка Кюри ферримагнитного материала. Ферримагнитный материал выбран потому, что у большинства этих материалов точка Кюри ниже 400 °С, и ее несложно определить в лабораторных условиях. А у ферромагнитных материалов она гораздо выше. Так, для чистого железа точка Кюри составляет – 768 °С, для никеля – 358 °С, для кобальта – 1131 °С. Лабораторную работу выполняют на экспериментальном стенде. Внешний вид стенда представлен на рисунке 7.2. Стенд состоит из лабораторной электропечи сопротивления, двух цифровых приборов: АМ-3003 для измерения индуктивности и D-890G для измерения температуры нагрева и катушки индуктивности с ферритовым сердечником.
Дата добавления: 2014-12-27; Просмотров: 845; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |