Процесс намагничивания в переменном магнитном поле

Особенностью протекания процесса намагничивания магнетиков в переменном магнитном поле является его отставание от изменения напряженности внешнего поля. Это явление называется гистерезисом. Поэтому в переменном магнитном поле зависимость магнитной индукции от напряженности внешнего магнитного поля представляет собой петлю гистерезиса (рисунок 5.5).

Рисунок 5.5 - Кривая перемагничивания в переменном магнитном поле

При малых значениях напряженности магнитного поля процесс перемагничивания происходит по кривым 1, 2, 3, называемым динамическими

петлями гистерезиса. Когда Н соответствует насыщению, перемагничивание происходит по предельной петле гистерезиса 4.

Признаками того, что петля перемагничивания предельная, являются максимальная площадь петли и постоянство индукции В = Вmах с увеличением напряженности внешнего поля Н > Нmах.

Геометрическое место точек вершин динамических петель гистерезиса

называется основной кривой намагничивания, которая представляет собой кривую первоначального намагничивания.

По основной кривой намагничивания рассчитываются значения магнитной проницаемости (μнач, μmax, μ).

Предельная петля гистерезиса является очень важной характеристикой

магнитного материала, поскольку она имеет ряд характерных точек, позволяющих количественно оценивать свойства магнетика. К ним относятся:

- коэрцитивная сила ±НС - напряженность внешнего поля, которую надо приложить, чтобы индукция внутреннего поля стала равной нулю, т.е. чтобы полностью размагнитить материал;

- остаточная индукция ±Вr - значение индукции внутреннего магнитного поля при напряженности внешнего поля, равной нулю;

- максимальная магнитная индукция ±Вmaх ≡ Вs;

- напряженность магнитного поля при насыщении ±Нmax = Hs.

По площади петли гистерезиса можно судить о магнитных потерях при перемагничивании. Чем больше площадь петли гистерезиса, тем больше энергии внешнего поля затрачивается на нагревание материала в процессе перемагничивания.

Наиболее существенными видами потерь являются потери на гистерезис, т.е. перемагничивание, и потери на вихревые токи, т.е. токи Фуко.

При перемагничивании происходит смещение границ доменов и вращение магнитных диполей, для чего требуется затрата энергии внешнего поля. Это и есть потери на гистерезис, которые пропорциональны частоте внешнего магнитного поля.

Потери на вихревые токи связаны с нагревом материала, за счет протекания тока, а величина потерь пропорциональна квадрату частоты внешнего магнитного поля.

Таким образом, при определении частотного диапазона работы магнитного материала необходимо учитывать его свойства, влияющие на магнитные потери. Вполне понятно, что в ВЧ и СВЧ диапазонах наиболее важно учитывать вихревые токи и подбирать материал с большим удельным сопротивлением, снижающим эти токи.

Проведенное рассмотрение основных свойств магнитных материалов позволяет выделить количественные параметры, характеризующие эти свойства:

- начальная и максимальная магнитные проницаемости μнач, μmax;

- максимальная магнитная индукция Вmax≡ВS;

- остаточная магнитная индукция Вг;

- коэрцитивная сила Нс.

5.3. Магнитные материалы, основные характеристики,

Применение

Магнитный материал - материал, обладающий свойством ферро- или ферримагнетика.

По составу, свойствам, назначению и применению различают три группы магнитных материалов:

- магнитомягкие материалы (МММ);

- магнитотвердые материалы (МТМ);

- материалы специального назначения (МСН).

Основой для деления материалов на магнитомягкие и магнитотвердые является значение коэрцитивной силы Н с. Для МММ Нс = (0,4...800) А/м, а для МТМ – (4...800) кА/м.

Материалы специального назначения выделены в отдельную группу в связи с их особыми свойствами и областями применения. К ним относятся материалы для записи и хранения информации, ферриты с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ), ферриты СВЧ, магнитострикционные и термомагнитные материалы.