-*S*

де В — індукція в магнетике, 5—его перетин (рівне площі витка), N—полное число витків обмотки. Звідси виходить:

«-4-S-*

а отже

dA = rl^r-^-Ndt = SNldB.

7 ;

Умножаючи і ділячи праву частину цієї рівності на довжину магнетика (тороида) / і помічаючи, що*

?*=//

є напруженість поля усередині магнетика, знаходимо:

dA — HdB't

де t = Sl— об'їм магнетика. Робота dw, необхідна для збільшення індукції на dB в одиниці об'єму магнетика, рівна

dw — HdB. (123.1)

Оскільки робота намагнічення залежить лише від процесів усередині магнетика, то вираз (123.1) буде справедливим, очевидне, для магнетика будь-якої форми.

Розглянемо спочатку магнетик без гістерезису, для якого пряме і зворотне віття кривої намагничения співпадають (мал. 225). Елементарна робота, необхідна для нескінченно малого збільшення намагничения, на цьому графіку виражається згідно {123.1) величиною площі 1234. Повна робота, затрачувана при збільшенні індукції від нуля до заданого значення ВІ, буде рівна площі ОАВІ, обмеженою кривою намагничения і віссю В (заштрихована). Ця робота затрачується джерелом при намагніченні маг-нетика. При розмагнічуванні магнетика в ланцюг джерела повертається енергія, запасена в магнітному полі, у вигляді роботи экстраструму самоіндукції. Вона як і раніше виражається величиною площі, обмеженою кривою намагничения і віссю, В. Якщо гістерезис відсутній, то обидва віття кривої співпадає, і при размагничиаании

повертається та ж робота, яка затрачувала при намагніченні.

. Інакше буде для магнетика з гістерезисом. В цьому випадку при збільшенні індукції від значення St до деякого іншого значення Вг (мал. 226) потрібно буде робота, рівна площі, обмеженою гілкою кривої намагничения /, т. е. площі ВІпІбВі, а при розмагнічуванні до початкового стану возращаемая робота буде рівна площі Bt62aB\, яка має меншу величину. Тому при повному циклі перемагнічування в кожну одиницю об'єму магнетика вводиться енергія

'w = S * (123.2)

де 5— площа петлі гістерезису. Ця енергія витрачається на здійснення роботи проти коэрцитивных сил в магнетике і кінець кінцем перетворюється на тепло. Тому феромагнетики при циклічному перемагнічуванні нагріваються, і тим більше, ніж сильніше виразимий гістерезис.

Мал. 225. Робота намагнічення магнетика без гістерезису.

Мал. 226. Робота при циклічному перемагнічуванні пропорційна площі петлі гістерезису.

В існуванні тепла гістерезису можна переконатися за допомогою простого досвіду. Якщо всередину дротяної катушки, питаемой технічним змінним струмом, опустити сталевий стрижень, то он-будет скоювати 50 циклів перемагнічування в секунду и'уже через, одну-дві хвилини досвіду сильно нагріється. Щоб довести, що це нагрівання викликане не індукційними струмами, одночасно із сталевим стрижнем можна помістити в катушку мідний стрижень такий же& величини і форми. Оскільки електропровідність в міді більше, ніж в сталі, то і індукційні струми в мідному стрижні будуть більше, ніж в сталевому, проте при значному нагріванні сталевого стрижня мідний стрижень майже не нагрівається. У відмінності температур обох стрижнів можна переконатися, поміщаючи їх порізно в два тотожні термоскопи.

Тепло гістерезису завжди ураховують при розрахунку різних електричних пристроїв змінного струму, що містять феромагнетики, піддаються періодичному перемагнічуванню. Такі, наприклад, залізні сердечники трансформаторів (див. з 147) і обертаються залізні якори динамомашин. Наявність гістерезису в них приводить до даремної витрати частини енергії на тепло гістерезису і знижує коефіцієнт корисної дії установок. Тому для подібних пристроїв застосовують спеціальні сорти м'якого заліза (трансформаторне залізо), в яких гістерезис виразимий слабо.

з 124. Магнітні матеріали. Ферити ~

В сучасній електротехніці феромагнетики грають видатну роль. Використовуючи феромагнетики, ми примушуємо елементарні струми брати участь в утворенні магнітного поля і, можна сказати, «безкоштовно» збільшуємо магнітне поле в сотні і тисячі . раз по порівнянню .с полемо одних катушок, що намагнічують.

Залежно від призначення феромагнетиків до них пред'являють різні вимоги. Так, наприклад, для застосування в трансформаторах самими найважливішими вимогами є висока магнітна проникність і слабий гістерезис («магнітно-м'які» матеріали). Для виготовлення ж постійних магнітів найбільш важливі залишкове намагничение і велика коэрцитивная сила.

В якості феромагнітні матеріалів в даний час широко застосовують залізо і його сплави з іншими елементами. Підбираючи склад сплавів і варіюючи їхню обробку, виявляється можливим отримати різні феромагнітні матеріали, відмінні надзвичайною різноманітністю магнітних властивостей. В таблицях приведені магнітні характеристики деяких речовин, вживаних в сучасній техніці.

Приведені .данные показують, що у виготовленні магнітних матеріалів досягнуті видатні успіхи. Деякі сплави (алникр.

магнико) відрізняються вельми високими значеннями коэрцитивной сили і залишкової індукції і тому дозволяють виготовляти виняткові за якістю постійні магніти, широко вживані в даний час в магнітоелектричних вимірювальних приладах і інших пристроях, в яких потрібне сильне постійне магнітне поле.

Властивості деяких магнітно-м'яких матеріалів * |

Проникність |

Індукція |

Коерци-

_ |

при насы- |

тивная

Речовина |

'Состав |

макси- |

щении |

сила.

_ |

початкова |

мальная |

.тесла |

а\х

_

Залізо .... |

99,9% Ре ; |

200 |

5000 |

2,15 |

80

_

Сплав крем-

ний — залізо . |

96,7% Ре; 3,3% Si |

600 |

10000 |

2,0 |

16

_

То ж, отожжен-

ный у водні |

96,7% Ре; 3,3% Si |

1500 |

40000 |

2,0 |

8,0

_

78%-ный пер-

маллой . . . . |

78% Ni; 22% Fe |

8000 |

100000 |

1,0 |

4,0

_

Супермаллой . . |

79% Ni; 5% Mo; |

100000 |

800000 |

0,80 |

0,32

_ |

16% Fe

Властивості деяких высококоэрцитивных сплавів

Речовина |

Склад |

Коерцитівная сила, а/м |

. Залишкова індукція, тесла

_

Вольфрамова сталь " . |

6%W; 0,7% З; 0,3 Мп; 93% Fe 25% N1; 12% AI; 63% Ре |

5200 40000 |

1,0 0,70

_

Сплав алнико 5 .... Сплав платина — ко- |

8% AI; 14% N1; 24% З; 3% Сі; 51% Fe

77% Pt; 23% З |

44000 210000 |

1,25 0;45

_

Сплав магнико .... |

13,5% N1; 9% AI; 24% З;'3% Сі; ~50%Fe |

56000 |

1,3

_Вельми