У нас: 141825 рефератів
Щойно додані Реферати
Тор 100
|
|
Реферат - Феромагнетіки. Магнітний гістерезис. Закон Кюрі — Вейсса. Антіферомагнетіки. Ферімагнетіки 35
основному закону електромагнітної індукції, э. д. з. індукції в обмотці рівна
-*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 |