страница - 12
Рис. 1.5.1. Основные характеристики намагничивания:
а - кривая намагничивания; 6 - петля магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля
Измерение \лит представляет определенную трудность, обусловленную проведением измерений в очень слабых полях. При увеличении поля проницаемость растет и при некотором его значении, называемом полем максимальной магнитной проницаемости
(Н.. I, достигает максимального значения **тах /
(Цтах)> а далее убывает (рис. 1.5.1, б).
Если в ферромагнетике, имеющем некоторое магнитное состояние, увеличить поле на величину АД то индукция возрастает на величину АВ. Предел отношения АВ / АН при АН —» 0 называют дифференциальной магнитной проницаемостью у
1 r АВ
В случае уменьшения напряженности магнитного поля (А#) уменьшается значение
индукции (Д)> но вновь получаемое магнитное состояние не соответствует основной кривой индукции и будет определяться нисходящей ветвью частного цикла петли гистерезиса. При увеличении поля индукция приобретает первоначальное значение, изменяясь по
восходящей петле магнитного гистерезиса (рис. 1.5.1, а). Величину проницаемости
1АВ
ИдИф=- 11111 -•
ц0 ДЯ-М) АН
называют дифференциальной проницаемостью убывания. Поскольку по способу определения и численному значению она соответствует
обратной проницаемости Ц0бр)> 70
употребляют последний термин.
В слабых магнитных полях (участок I кривой намагничивания) все три вида магнитной проницаемости имеют одинаковое значение. Дифференциальная проницаемость наиболее сильно изменяется в полях, соответствующих участку III, причем в полях от 0 до Hp Цдиф >)д> а в т04* соответствующей
полю Н„
значения максимальной и диф-
ференциальной проницаемостей равны.
Петля магнитного гистерезиса. Уменьшение поля после насыщения сопровождается снижением намагниченности (индукции). Однако намагниченность (индукция) убывает не по кривой намагничивания, а с некоторым запаздыванием и при поле, равном нулю, сохраняет определенное значение, которое называют остаточной намагниченностью Мг (индукцией Вг). Если приложить поле обратного направления, то остаточная намагниченность начнет уменьшаться и при некотором значении поля намагниченность (индукция) окажется равной нулю. Это значение поля носит название коэрцитивной силы (Нс). Различают коэрцитивную силу по намагниченности мНс (рис. 1.5.2, кривая 1) и коэрцитивную силу по индукции дНс (см. рис. 1.5.2, кривая 2).
В ферромагнетиках с крутым участком кривой размагничивания и малой величиной Нс различие между j\fHc и Нс незначительное, но для материалов с большой коэрцитивной силой и пологим наклоном кривой размагничивания различие между коэрцитивными силами по индукции и намагниченности может достигать существенных значений. Дальнейшее увеличение поля противоположного направления приводит к росту намагниченности (индукции) отрицательного знака, и в поле, равном -Ну ферромагнетик вновь достигает своего насыщения -Л/ (-2? ). Если уменьшить поле, а потом сменить его направление, то намагниченность (индукция) будет изменяться по восходящей кривой, т.е. в результате медленного циклического перемагни-чивания намагниченность (индукция) изменяется по замкнутой кривой, носящей название статической петли гистерезиса.
В,Вг | М | |
Вг | ||
Mr 77 | ||
Ач / Ж / | ||
у г | # / н | |
Рис. 1.5.2. Вид петле магнитного гистерезиса
Кроме петель В(Н) и М(Н)> можно построить петлю магнитного гистерезиса по остаточной индукции ВГ(Н) или остаточной намагниченности МГ(Н) (рис. 1.5.2). Петля гистерезиса по остаточной индукции. (кривая 3) характеризуется коэрцитивной силой qHс, соответствующей напряженности размагничивающего поля, необходимого для проведения ферромагнетика в статическое размагниченное состояние. Коэрцитивную силу по остаточной индукции (намагниченности) иногда называют полем возврата или релаксационной коэрцитивной силой Нс.
На рис. 1.5.2 показана частная петля гистерезиса, характеризуемая коэрцитивной силой hCi остаточной индукцией Ьг и гистере-зисными потерями на перемагничивание по частному циклу рг
Намагничивание тела. Реальные ферромагнитные изделия имеют конечные размеры, поэтому при их помещении в поле Не на торцах образуются магнитные полюса, которые вызывают появление внутри ферромагнетика внутреннего поля, направленного против внешнего магнитного поля и зависящего от намагниченности
Я0 = NM,
где N - размагничивающий фактор, зависящий от геометрических характеристик тела.
М-10,2А/см
40
1 | 1 1 1 Jr~~ |
- | |
| |
/ / " | |
\ мг, | |
- \А | |
А | /У] / |
il/HoN | XV 1 I 1 |
100
200 Н,А/см
Рис. 1.5.3. Зависимость намагниченности от величины внутреннего поля
Чаще всего пользуются короткими образцами, поэтому бывает важно определить истинные параметры кривой намагничивания и петли гистерезиса. Поскольку внутреннее поле
Н,=Не- NMy
то, вычитая из значения внешнего действующего поля величину размагничивающего поля Щ, можно найти величину истинного внутреннего поля. Это можно осуществить графически (рис. 1.5.3), если произвести смещение кривой намагничивания или петли гистерезиса в каждой точке с намагниченностью М влево на величину NM. Если учесть, что
#0=A/tg<p, tgcp = N,
то, проводя кривую сдвига ON под углом ср, можно производить смещение точек кривой намагничивания и петли гистерезиса непосредственно на величину отрезка Mtgcp между осью ординат и линией ON.
Величины намагниченности насыщения и коэрцитивной силы для вещества и для тела практически одинаковы. Остаточная намагниченность Мг значительно меньше намагниченности вещества, поскольку Не = 0:
Mr = Ht /N.
По аналогии с проницаемостью (восприимчивостью) основной кривой намагничивания проницаемость Рт (восприимчивость a&j) тела цт=2?/ц0#в (аэт = М / Не). Магнитную проницаемость однородно намагниченного эллипсоида можно связать с магнит-
ной проницаемостью (восприимчивостью) вещества:
1 + ЛГ(Ц - 1)
1 + N»
При N([i - 1) » 1; аэЛ » 1 проницаемость тела слабо зависит от магнитных свойств материала, из которого изготовлено изделие, а в большей степени от его геометрических размеров, т.е. определяется проницаемостью формы т:
1
N
1.5.2. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ
При измерении магнитных свойств веществ и изделий объект подвергают воздействию магнитного поля. Для создания магнитных полей используют постоянные магниты, электромагниты различных конструкций, соленоиды и катушки. Для создания сильных магнитных полей применяют импульсные электромагниты и соленоиды, а также сверхпроводящие соленоиды.
К основным методам измерения магнитных свойств можно отнести:
1.Баллистический метод позволяет определить основную кривую индукции и намагниченности, петлю гистерезиса и различные виды проницаемости. Измеряется количество электричества, протекающего через индукционную катушку, охватывающей образец, когда поток резко меняется.
2.Магнитометрический метод также позволяет определить кривую намагничивания, петлю гистерезиса. Используется эффект маг-нитомеханического воздействия исследуемого образца на магнитную стрелку.
3.Электродинамическим методом можно определить основную кривую индукции и петлю гистерезиса. Измеряется угол поворота рамки с током, находящейся в поле намагниченного образца.
4.Пондеромоторный метод дает возможность измерять намагниченность, восприимчивость и другие магнитные характеристики при помощи измерения силы, действующей на образец.
5.Индукционный метод позволяет определять кривую индукции, намагниченности, проницаемости. Измеряется электродвижущая сила, которая возбуждается во вторичной обмотке, или реактивное сопротивление катушки, если в нее помещен образец.
6.Мостовые методы используются для определения основной кривой индукции, средней проницаемости, комплексной магнит-
ной проницаемости, начальной проницаемости, комплексного магнитного сопротивления, коэффициента потерь и полных потерь.
7.Ваттметрические методы, как правило, применяют для измерения полных потерь на гистерезис и вихревые токи. Определяется мощность, которая поглощается в цепи катушки, содержащей образец.
8.Калориметрические методы позволяют определить полные потери на гистерезис и вихревые токи. Определяется тепло, выделяемое образцом при перемагничивании в переменном магнитном поле.
9.Радиотехнические методы дают возможность определять кривую индукции, семейство симметричных петель гистерезиса, полные потери, комплексную проницаемость при различных частотах, а также изучать фер-ро-, пара- и ядерный магнитные резонансы.
10.Нейтронографический метод основан на явлении магнитного рассеяния нейтронов, возникающего в результате взаимодействия магнитного момента нейтрона с магнитным моментом вещества. Метод позволяет исследовать магнитную структуру ферромагнитных, парамагнитных и антиферромагнитных веществ.
Выбор метода измерения определяется задачей проводимых измерений, необходимой степенью точности.
Индукционный метод получил наибольшее распространение при испытаниях в постоянных и переменных магнитных полях. Универсальность метода заключается в возможности проводить измерения на образцах любой формы в замкнутой и разомкнутой магнитных цепях.
1.5.3. МАГНИТНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
Основные типы магнитных преобразователей представлены на рис. 1.5.4.
Индукционный преобразователь, представляющий собой измерительную катушку (ИК), применяется для измерения магнитного потока Ф, магнитной индукции В и магнитного момента.
ИК для измерения магнитных потоков и индукции должна удовлетворять следующим требованиям. Необходимо, чтобы все витки катушки сцеплялись с одним и тем же потоком, то есть чтобы витки располагались в одной плоскости, перпендикулярной к линиям индукции. Для измерения индукции в образце все витки должны плотно примыкать к поверхности образца, охватывая его.
ИК для измерения напряженности магнитного поля выполняются в виде плоских катушек с четным числом слоев обмотки так, чтобы начало и конец находились в одном месте и провода от них можно было скрутить,
содержание:
[стр.Введение] [стр.1] [стр.2] [стр.3] [стр.4] [стр.5] [стр.6] [стр.7] [стр.8] [стр.9] [стр.10] [стр.11] [стр.12] [стр.13] [стр.14] [стр.15] [стр.16] [стр.17] [стр.18] [стр.19] [стр.20] [стр.21] [стр.22] [стр.23] [стр.24] [стр.25] [стр.26] [стр.27] [стр.28] [стр.29] [стр.30] [стр.31] [стр.32] [стр.33] [стр.34] [стр.35] [стр.36] [стр.37] [стр.38] [стр.39] [стр.40] [стр.41] [стр.42] [стр.43] [стр.44] [стр.45] [стр.46] [стр.47] [стр.48] [стр.49] [стр.50] [стр.51] [стр.52] [стр.53] [стр.54] [стр.55] [стр.56] [стр.57] [стр.58] [стр.59] [стр.60] [стр.61] [стр.62] [стр.63] [стр.64] [стр.65] [стр.66] [стр.67] [стр.68] [стр.69] [стр.70] [стр.71] [стр.72] [стр.73] [стр.74] [стр.75] [стр.76] [стр.77] [стр.78] [стр.79] [стр.80] [стр.81] [стр.82] [стр.83] [стр.84] [стр.85] [стр.86] [стр.87] [стр.88] [стр.89] [стр.90] [стр.91] [стр.92] [стр.93] [стр.94] [стр.95] [стр.96] [стр.97] [стр.98] [стр.99] [стр.100] [стр.101] [стр.102] [стр.103] [стр.104] [стр.105] [стр.106] [стр.107] [стр.108] [стр.109] [стр.110] [стр.111] [стр.112] [стр.113] [стр.114] [стр.115] [стр.116] [стр.117] [стр.118] [стр.119] [стр.120] [стр.121] [стр.122] [стр.123] [стр.124] [стр.125] [стр.126] [стр.127] [стр.128] [стр.129] [стр.130] [стр.131] [стр.132] [стр.133] [стр.134] [стр.135] [стр.136] [стр.137] [стр.138] [стр.139] [стр.140] [стр.141] [стр.142] [стр.143] [стр.144] [стр.145] [стр.146] [стр.147] [стр.148] [стр.149] [стр.150] [стр.151]