Дослідження властивостей ферромагнетика за допомогою

петлі гістерезису на лабораторній установці

1. При зменшенні напруженості намагнічує поля до нуля намагнічений феромагнетик розмагнічуються лише частково внаслідок незворотних процесів (див. рис.7). При Н = 0 поле ферромагнетика характеризується залишковою магнітною індукцією В_r. Відставання індукції В від напруженості Н при зменшенні напруженості називається «магнітним гістерезисом».

2. У намагнічувальної поле зворотного напрямку шляхом зміни його напруженості від Н = 0 до Н = -Н_С залишкову індукцію можна зробити рівною нулю (рис. 7). Значення Н_С напруженості поля називається коерцитивної силою ферромагнетика. Вона показує, як сильно утримується феромагнетиків залишкова індукція.

3. Феромагнетики, у яких Н_С < 80 А/м, називаються «м'якими». Ці матеріали (залізо, електротехнічна сталь, сплави заліза з нікелем - «пермаллой») мають велику проникність магнітну (m_max = 5000 - 50000 та більше) застосовуються для виготовлення сердечників трансформаторів і електричних машин. Феромагнетики, що мають Н_С > 4000 А/м, називаються «жорсткими» і застосовуються для виготовлення постійних магнітів (сплави заліза типу «алніка» і «магніко») [2, с.230-231].

4. При перемагнічування феромагнетиків в змінному полі Н = f(t) процес зміни магнітної індукції поля у зразку характеризується симетричною замкнутої кривої, яка, внаслідок запізнення зміни індукції, називається петлею гестірезісу (рис. 9). Якщо амплітуда напруженості поля заходить в область насичення намагніченості зразка, петля гестірезісу називається граничної, в інших випадках - петлею основного циклу (основна петля гестірезісу ). Нелінійність петлі показує, що індукція поля змінюється не за законом зміни напруженості. При дослідженнях ферромагнетики перемагнічують в «режимі синусоїдальної індукції» поля у зразку, при якому напруженість поля змінюється за законом Н = f(t) різко спотвореної синусоїди (рис. 9).

Дві гілки петлі гестірезісу означають, що будь-якому значенню Н відповідають два значення магнітної індукції В, залежні від передісторії магнітного стану зразка.

Крива, проведена через вершини (В_m; Н_m) ряду основних петель гестірезісу , практично збігається з «кривої початкового намагнічування». Тому магнітна проникність ферромагнетика може бути визначена

Рис.9

через ці максимальні значення В_mта Н_m, що відносяться до будь-якої з основних петель гестірезісу (рис. 9), за формулою

, (1)

де m₀ = 4p× 10^-7 Г/м.

5. Енергія гістерезисна втрат, що витрачаються за один повний цикл перемагнічування будь-якого зразка, дорівнює [1, с.190-191; 2, с.227-229] твору обсягу зразка V_o на площу петлі гестірезісу в координатах (В, Н), тобто.

. (2)

Вона переходить у теплову енергію зразка. При перемагнічування феромагнетик нагрівається.

6. Повністю розмагнітити феромагнетик можна, перемагнічівая його в змінному магнітному полі при плавному зменшення амплітуди напруженості поля від насиченого значення НS до нуля протягом ряду циклів.