Физические процессы в магнитных материалах.
Все вещества в природе являются магнитными, т. е. они взаимодействуют с внешним магнитным полем и обладают определенными магнитными свойствами, которые обусловлены внутренними скрытыми формами движения электрических зарядов. Если это движение круговое, возникает элементарный круговой ток и соответствующий ему магнитный момент, направление которого определяется правилом буравчика. В каждом веществе такими элементарными круговыми токами являются орбитальное вращение электронов вокруг атомов и вращение электронов вокруг собственных осей (спиновое вращение), что приводит к появлению орбитального и спинового магнитных моментов электрона. Магнитный момент электронной оболочки и определяет магнитные свойства атома, поскольку он приблизительно в тысячу раз больше магнитного момента атомного ядра. Различный характер электронной структуры атомов приводит к различию магнитных свойств веществ.
По силе взаимодействия с магнитным полем все вещества можно разделить на слабомагнитные и сильномагнитные. Сила взаимодействия вещества с магнитными полем оценивается безразмерной величиной: магнитной восприимчивостью kM:
kМ=M/H, (4.1)
где М - намагниченность вещества под действием магнитного поля, А*м-1;
Н - напряженность этого поля, А*м-1.
Слабомагнитные вещества характеризуются величиной kМ << 1, т. е. изменение намагниченности вещества под действием внешнего поля очень незначительно. К ним относят диамагнетики и парамагнетики.
Парамагнетики отличаются тем, что при помещении этих веществ в магнитное поле они усиливают его внутри себя (kM>0). Это происходит из-за совпадения направления намагниченности парамагнетиков с направлением внешнего поля. К парамагнетикам относят алюминий, платину и др.
Диамагнетики характеризуются тем, что ослабляют внутри себя то магнитное поле, которое действует извне. Это происходит вследствие того, что их намагниченность направлена против внешнего поля (kM<0). К этим веществам относят большинство органических соединений и ряд металлов: медь, серебро, золото, свинец и др.
Наибольший интерес с точки зрения технического применения представляют сильномагнитные вещества (kM >> 1), к которым относят ферромагнетики и ферримагнетики.
Ферромагнетики характеризуются, во-первых, способностью сильно намагничиваться даже в слабых полях (kM=103-105). Вторая их особенность состоит в том, что выше определенной температуры, называемой температурой Кюри Тк, ферромагнитное состояние вещества переходит в парамагнитное, т. е. магнитная восприимчивость снижается на три-четыре порядка. К ферромагнетикам относят железо, никель, кобальт и их сплавы, сплавы хрома и марганца и др.
Ферримагнетики - это вещества, получившие название от сложных оксидных материалов - ферритов. Они имеют свойства, во многом подобные свойствам ферромагнетиков, но значительно уступают им по величине предельной намагниченности. Под ферритами понимают соединения оксида железа Fe2O3 с оксидом металла МеО типа MeO-Fe2O3. Магнитные свойства ферримагнетиков тесно связаны с взаимным расположением в кристаллической решетке ионов железа и металла.
По данным современной теории в ферромагнитном веществе в отсутствие внешнего магнитного поля существуют самопроизвольно намагниченные области, называемые магнитными доменами. В доменах магнитные моменты электронов ориентированы параллельно друг другу. В зависимости от кристаллической структуры вещества домены имеют различную форму. Линейные размеры доменов составляют от тысячных до десятых долей миллиметра. Направления намагниченности отдельных доменов располагаются неупорядоченно, из-за чего общая намагниченность материала равна нулю (рисунок 4.1).
Блок горизонтального отклонения электронно-лучевого осциллографа
Проектирование блока горизонтального отклонения
электронно-лучевого индикатора предусматривает расчет следующих функциональных
блоков схемы:
ü Гене ...
Программируемый генератор сигналов
Современное состояние и перспективы развития многих отраслей техники, в
том числе и радиоэлектроники, во многом определяются широким проникновением
средств ...
Взаимодействие сигналов контроля в сети NGSDH с трактами VC-12
Телекоммуникации всегда были одной из бурно развивающихся
отраслей. С момента зарождения и до нашего времени, сети электросвязи прошли
через целый ряд революц ...