Магнитные свойства различных веществ.

По магнитным свойствам все вещества в природе делятся на:

• Диамагнетики — вещества, слабо намагничивающиеся против направления внешнего магнитного поля, ослабляют внешнее поле. К диамагнетикам относятся инертные газы, азот, водород, кремний, фосфор, висмут, цинк, медь, золото, серебро, а также многие другие, как органические, так и неорганические, соединения. Человек в магнитном поле ведет себя как диамагнетик. Магнитная проницаемость чуть меньше единицы.
• Парамагнетики — вещества, которые слабо намагничиваются во внешнем магнитном поле в направлении внешнего магнитного поля. Парамагнетики относятся к слабомагнитным веществам, магнитная проницаемость незначительно отличается от единицы . К парамагнетикам относятся алюминий (Al), платина (Pt), , кислород (О₂), оксид азота (NO), оксид марганца (MnO), и др. Парамагнетиками становятся ферромагнетиками при температурах, превышающих некоторую температуру
• Ферромагнетики — вещества, которые хорошо намагничиваются во внешнем магнитном поле и усиливают его, их магнитная проницаемость много больше единицы. К ним относятся железо, никель, кобальт и их соединения.

Электроны вращаются по орбитам и вокруг ядра, а значит от этого движения создаются магнитные поля. Так же магнитное поле есть и у ядра.

У диамагнетиков все эти поля скомпенсированы, а значит, атом не намагничен. При воздействии внешнего магнитного поля возникает наведенное поле противоположное внешнему.

У пара- и ферромагнетиков большая часть полей направлена одинаково, поэтому атом становится элементарным магнитом. Атомы парамагнетика обладают собственными полями, которые под действием внешних полей ориентируются по полю и тем самым создают результирующее поле, превышающее внешнее. Парамагнетики втягиваются в магнитное поле. В отсутствие внешнего магнитного поля парамагнетик не намагничен, так как из-за теплового движения собственные магнитные моменты атомов ориентированы совершенно беспорядочно.

У ферромагнетиков, кроме того, что атомы намагничены, возникают еще и зоны самопроизвольного намагничивания – домены. В этих зонах атомы, действуя друг на друга своими магнитными полями, ориентируются в определенном направлении.

Если на ферромагнетик не действовало внешнее магнитное поле, то в результате теплового движения домены дезориентированы и вещество не намагничено.

При внесении ферромагнетика во внешнее магнитное поле, домены начинают разворачиваться, ориентируясь по полю, тем самым усиливая его. Если увеличивать внешнее поле, то все больше домен развернется. При каком-то значении поля все домены развернутся, и магнитное поле вещества расти не будет. Это насыщение

Если убрать внешнее поле, то часть домен дезориентируются из-за тепла, но большая их часть останется в прежнем положении, а значит вещество сохранит намагниченность. Это остаточный магнетизм.

Петля гистерезиса.

Гистерезис – это перемагничивание.

· Участок ОА. При увеличении намагничивающего тока (усилении внешнего магнитного поля Н), резко растет магнитный поток Ф, так как домены массово начинают выстраиваться. При некоторой силе намагничивающего тока рост Ф замедляется, большинство домен выстроились (калено намагничивания)

· Точка А. Как бы мы не увеличивали внешнее магнитное поле, магнитный поток ферромагнетика не растет. Наступило насыщение, все домены сориентированы и поле увеличивать нечему.

· Участок АВ. Уменьшаем внешнее поле, Ф уменьшается, но не по той же кривой и не до нуля.

· Точка В. Часть домен дезориентировались, а часть осталась в прежнем положении. Это остаточный магнетизм.

· Участок ВС. Чтобы убрать остаточный магнетизм, нужно пропустить обратный ток, то есть сменить полярность внешнего поля. Напряженность внешнего поля, убирающая остаточный магнетизм, называется коэрцитивной силой.

· Участок СD. Если увеличивать обратный ток, то магнитный поток будет расти в обратном направлении до насыщения. И так далее петля замкнется.

Вещества с узкой петлей легко намагничиваются и так же размагничиваются. Это магнитомягкие материалы (электротехническая сталь).

Магнитотвердые материалы (с широкой петлей) используют для постоянных магнитов, так как их тяжело размагнитить.

При перемагничивании домены переориентируясь, трутся друг о друга, и выделяется теплота. Она идет на бесполезный нагрев вещества.

Потери на гистерезис – это потери при перемагничивании, идущие на тепло.

Магнитная цепь.

Магнитная цепь – это совокупность элементов, предназначенных для создания и проведения магнитного потока.

К магнитной цепи МПТ относятся: главные полюса, воздушные зазоры, сердечник якоря, корпус.

Магнитодвижущая сила – это способность тока создавать магнитный поток. Она равна сумме токов, создающих магнитный поток.

F=ΣI

Закон Ома для магнитной цепи: магнитный поток, проходящий по магнитной цепи прямо пропорционален МДС и обратно магнитному сопротивлению цепи.

Магнитное сопротивление – это сопротивление среды распространению магнитного поля. Оно обратно магнитной проницаемости.

Оно зависит от:

· длины магнитопровода L

· площади поперечного сечения магнитопровода S

· материала магнитопровода, то есть его магнитной проницаемости µ

R_м=