|
|
|
|
М?н?стерство осв?ти та науки Укра?ни
Нац?ональний ун?верситет "Льв?вська пол?техн?ка"
Курсова робота
На тему:"Ферромагнетики"
З курсу: "Матер?алознавство"
Виконав:
Студент гр.ЕА-21
Перев?рив:
Васьк?в
Льв?в-2003
Зм?ст:
Вступ......................................................................................3
1) Початкове намагн?чування......................................................................5
2) Модель внутр?шньо? будови ферромагнетика..........................................7
2) Магн?тне поле в речовин?........................................................................7
3) Намагн?чен?сть.........................................................................................8
4) Магн?тна проникн?сть р?зних т?л. Т?ла парамагн?тн? ? д?амагн?тн?.....9
5) Цикл?чне перемагн?чування....................................................................11
6) Рух парамагн?тних ? д?амагн?тних т?л у магн?тному пол?.
Досл?ди Фарадея............................................................................................14
7) Молекулярна теор?я магнетизму.............................................................17
8) Магн?тний захист.......................................................................................18
9) Особливост? феромагн?тних т?л................................................................20
10) Властивост? ферромагнетик?в ? як?сн? основи природи
Ферромагнетизму......................................................................................28
11) Вивчення гистерезиса ферромагн?тних матер?ал?в..................................32
12) Основи теор?? ферромагнетизму...............................................................32
13) Ферромагн?тн? матер?али............................................................................35
14) Магн?тн? властивост? деяких магн?то-м"яких матер?ал?в........................37
15) Магн?тн? властивост? деяких магн?то-твердих матер?ал?в.......................38
16) Експерементальне вивчення властивостей ферромагнетик?в...................39
Висновки................................................................................................................44
Список використано? л?тератури..........................................................................46
Вступ
Ферромагнетизм, один з магн?тних стан?в кристал?чних, як правило, речовин, що характеризу?ться р?вноб?жною ор??нтац??ю магн?тних момент?в атомних нос??в магнетизму. Р?вноб?жна ор??нтац?я магн?тних момент?в (мал. 1) установлю?ться при температурах Т нижче критично? Q ? обумовлена позитивним значенням енерг?? межэлектронного обм?нно? вза?мод??. Феромагн?тна упорядкован?сть магн?тних момент?в у кристалах (атомна магн?тна структура - колл?неарна або неколлинеарна) безпосередньо спостер?га?ться ? досл?джу?ться методами магн?тно? нейтронограф??. Речовини, у яких встановився феромагн?тний порядок атомних магн?тних момент?в, називають ферромагнетиками. Магн?тна сприйнятлив?сть (ферромагнетик?в позитивна (c > 0) ? досяга? значень 104-105 гс/э, ?хня намагн?чен?сть J (або ?ндукц?я В = Н +4p) росте з? зб?льшенням напруженост? магн?тного поля Н нел?н?йно ? в полях 1-100 э досяга? граничного значення Js - магн?тного насичення. Значення J залежить також в?д "магн?тно? перед?стор??" зразка, це робить залежн?сть J в?д Н неоднозначно? (спостер?га?ться магн?тний гистерезис).
У магн?тному в?дношенн? вс? речовини можна розд?лити на слабомагн?тн?
( парамагнетики й д?амагнетики) ? сильнонамагн?чен? (феромагнетики).
Пара- ? д?амагнетики при в?дсутност? магн?тного поля ненамагн?чен? ? характеризуються однозначною залежн?стю J в?д H.
Ферромагнетиками називають речовини (тверд?), що можуть мати спонтанну намагн?чен?сть, тобто намагн?чен? вже при в?дсутност? зовн?шнього магн?тного поля. Типов? представники ферромагнетик?в - це зал?зо, кобальт ? багато ?хн?х сплав?в.
Початкове намагн?чування
П?д д??ю зовн?шнього магн?тного поля, створеного струмом у котушц?, накладено? на сталевий магнитопров?д, в?дбува?ться процес ор??нтац?? доменов у магнитопроводе ? зсув ?хн?х границь. Це приводить до намагн?чування сталевого магнитопроводу, причому намагн?чен?сть зб?льшу?ться з? зб?льшенням зовн?шнього магн?тного поля.
Намагн?чен?сть М феромагн?тного матер?алу росте т?льки до граничного значення, називаного намагн?чен?стю насичення Мs. Залежн?сть намагн?ченост? М в?д напруженост? поля М(H) показана на мал. 2 штриховою л?н??ю. На т?м же малюнку показана л?н?йна залежн?сть B0(H)=?0М. Складаючи ординати крив?й ?0М(H) ? прям?й М0(H), одержу?мо ординати нов?й крив?й B(H) - крив?й перв?сного намагн?чування (рис 2). Криву B(H) можна розд?лити на чотири д?лянки :
1) майже л?н?йна д?лянка 0а, що в?дпов?да? малим напряженностям поля, показу?, що магн?тна ?ндукц?я зб?льшу?ться в?дносно пов?льно ? майже пропорц?йно напруженост? полючи;
2) майже л?н?йна д?лянка аб, на якому магн?тна ?ндукц?я В росте також майже пропорц?йно напруженост? поля, але значно швидше, н?ж на початков?й д?лянц? ;
3) д?лянка бв - кол?но крив?й намагн?чування, що характеризу? упов?льнення росту ?ндукц?? B;
4) д?лянка магн?тного насичення - д?лянка , розташована вище крапки в; тут залежн?сть знову л?н?йна, але р?ст ?ндукц?? B дуже сильно упов?льнений у пор?внянн? з другим. Магн?тна ?ндукц?я, що в?дпов?да? намагниченности насичення, назива?ться ?ндукц??ю насичення Bs.
Таким чином, залежн?сть магн?тно? ?ндукц?? в?д напруженост? поля у феромагн?тного матер?алу досить складна ? не може бути виражена простою розрахунковою формулою. Тому при розрахунку магн?тних ланцюг?в, що м?стять ферромагнетики, застосовують знят? експериментально крив? намагн?чування B(H) магн?тних матер?ал?в. Крива намагн?чування вперше була отримана експериментально в 1872 роц? професором Московського ун?верситету А. Г. Столетовым.
Абсолютна магн?тна проникн?сть ферромагнетика визнача?ться для дов?льно? крапки А криво? намагн?чування (мал. 3) через тангенс кута нахилу с?чно? 0А к ос? абсцис, тобто
Де mв, mн, mм - масштаби в?дпов?дних величин .
Крива зм?ни магн?тно? проникност? r для феромагн?тного матер?алу дана на т?м же мал. 3. Як видно з граф?ка, магн?тна проникн?сть з ростом напруженост? поля зм?ню?ться в досить широких границях, що утрудня? ?? застосування для розрахунк?в. На крив?й Мr(H) в?дзначають два характерних значення магн?тно? проникност?:
початкове (мал. 3)
2. максимальне
Початкова магн?тна проникн?сть характеризу? можлив?сть використання ферромагнетика в слабких магн?тних полях. Максимальна магн?тна проникн?сть визнача? верхню границю використання матер?алу. Так, наприклад, для листово? електротехн?чно? стал? Мн=250-1000, а Мmax=500-30000.
Модель внутр?шньо? будови ферромагнетика
Модель внутр?шньо? буд?вл? ферромагнетика служить для пояснення утворення домен?в у ферромагнетику ? ?хньо? переор??нтац?? при намагн?чуванн?.
Прилад склада?ться з рамки з дном з орган?чного скла ? встановленими на ньому двадцятьма в?стрями. В?стря розм?щен? в чотири ряди на в?дстан? приблизно 15 мм друг в?д друга. На кожне в?стря насаджений сталевий намагн?чений цил?ндрик з одним закругленим