3 роки тому
Немає коментарів

Sorry, this entry is only available in
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.

Большой практический интерес представляет исследо­вание намагничивания ферромагнитных материалов в пе­ременных магнитных полях, так как большинство совре­менных электротехнических и радиотехнических аппара­тов и приборов работает на переменных токах. Детали из ферромагнитного материала, имеющиеся в таких приборах и аппаратах, при работе будут всё время перемагничиваться, т. е. попеременно намагничиваться в двух противо­положных направлениях. При переменном намагничива­нии особенно сильно даёт о себе знать явление магнитного гистерезиса. Это явление, как мы видели, всегда сопро­вождается выделением тепла. Кроме того, тепло выде­ляется вихревыми индукционными токами, возникающими в ферромагнитных телах под действием переменного маг­нитного поля.

Бесполезный расход энергии на нагревание ферромаг­нитных тел, находящихся в переменном магнитном поле, носит название потерь на перемагничивание, или потерь на магнитный гистерезис и вихревые токи.

Чтобы уменьшить потери на гистерезис, применяются так называемые магнитомягкие материалы, обладающие малой коэрцитивной силой. К ним, например, относятся достаточно чистое железо, сплав пермаллой и др. Для уменьшения потерь на вихревые токи эти материалы в приборах и машинах стремятся использовать не в виде сплошных кусков, а в виде пачек тонких листов, перело­женных изолирующими прокладками, например бумагой или слоем лака (рис. 26). Этим искусственно повышается сопротивление вихревым токам, в результате чего они уменьшаются, и потери снижаются. Чтобы ещё более уменьшить потери, применяют также кремнистое железо. Добавка небольшого количества кремния при плавке же­леза значительно увеличивает его электросопротивление, существенно не изменяя магнитные свойства.

Для уменьшения потерь на вихревые токи ферромагнитные сердечники трансформаторов и машин собирают из тонких листов кремнистого железа

Для уменьшения потерь на вихревые токи ферромагнитные сердечники трансформаторов и машин собирают из тонких листов кремнистого железа

Вихревые токи вызывают ещё и другие явления. Кру­говые индукционные токи, наводимые в толще сердечника, создают собственное магнитное поле, которое всегда на­правлено обратно внешнему магнитному полю (рис. 27). Это следует из опытов Ленца. Поле индукционных токов будет как бы размагничивать ферромагнетик, вопреки намагничивающему действию внешнего поля, что приводит к тому, что в переменных полях ферромагнитный стержень намагничивается слабее, чем в постоянном.

Вихревые токи создают собственное магнитное поле. направленное навстречу внешнему полю

Вихревые токи создают собственное магнитное поле. направленное навстречу внешнему полю

Вихревые токи особенно велики, если магнитное поле очень часто изменяет своё направление. Частые измене­ния направления поля дают переменные токи, применяе­мые в радиотехнике. Число перемен направлений тока в секунду здесь очень велико, достигая десятков и даже со­тен миллионов. В высокочастотных переменных полях вихревые токи настолько велики, что обычные ферромаг­нитные материалы (железо, пермаллой) даже в виде тон­ких листов практически не намагничиваются и поэтому в таком виде не могут быть использованы. Здесь приме­няются специальные материалы, которые называют магни­тодиэлектриками (диэлектрики, или изоляторы — это ве­щества, не проводящие электрический ток). Магнитоди­электрики представляют собой порошки из железа, пер­маллоя или какого-либо другого магнитомягкого мате­риала, запрессованные в изолирующую массу (смолу, лак). Благодаря тому, что частицы ферромагнетика изо­лированы друг от друга, электрическое сопротивление ма­териала резко повышается и тем самым сильно снижаются вихревые токи. Последнее время в радиотехнике вне­дряются магнитодиэлектрики и другого типа, которыеназываются ферритами. Ферриты — это окислы железа, никеля, кобальта, меди и других металлов. Обладая фер­ромагнитными свойствами, они одновременно имеют огромное электрическое сопротивление. В сердечниках, сделанных из такого рода магнитных материалов, практи­чески не возникают вихревые токи, и, следовательно, све­дены до ничтожных размеров потери и размагничивающее действие.

При переменных полях наблюдается явление, которое носит название магнитной вязкости. Оно состоит в том, что при включении магнитного поля определённая на­магниченность устанавливается не сразу, а спустя неко­торое время. В некоторых материалах это время чрезвы­чайно мало (сотые и тысячные доли секунды), в других оно больше (несколько секунд). С явлением магнитной вязкости необходимо считаться при работе ферромагнит­ных сердечников и режиме намагничивания очень кратко­временными импульсами, так как здесь материал может «не успеть» намагнититься.

По современным воззрениям магнитная вязкость объ­ясняется тем, что границы между областями двигаются медленнее, чем нарастает поле, поэтому намагниченность ферромагнитного тела, соответствующая новому значению поля, устанавливается только по истечении некоторого времени после наложения внешнего поля.

Чрезвычайно важно также выяснить поведение ферро­магнитных материалов в очень быстро меняющихся полях, частота перемен которых достигает десятков миллиардов раз в секунду (сверхвысокие частоты). Здесь явления намагничивания протекают ещё более сложным образом. Было установлено, что атомные магнитики, а тем более области самопроизвольной «намагниченности», не успе­вают следовать за быстрыми колебаниями магнитных полей, возникающих в аппаратах сверхвысокой частоты, и ферромагнетик при этих частотах практически не успе­вает перемагничиваться.

Изучением свойств ферромагнетиков в полях сверхвы­сокой частоты занимался советский учёный В. К. Ар­кадьев (1884—1953). Он ещё в 1913 году установил, что атомные магнитики могут резонировать («откликаться») на некоторые определённые частоты колебаний магнитного поля. Подобного рода резонанс магнитных моментов имеет место и в парамагнитных и диамагнитных телах. Было показано, что могут резонировать не только магнитные моменты атомов, но и отдельно магнитные моменты ядер, входящих в состав этих атомов (ядерный резонанс).

Исследование поведения магнитных материалов при сверхвысоких частотах позволяет изучать новые законо­мерности в строении атомов, электронных оболочек и ядер.