Ферромагнетики магнитная проницаемость: Магнитные свойства вещества. Магнитная проницаемость. — ошкольное образовательное учреждение № 4 «Алёнушка»

Содержание

Магнитные свойства вещества. Магнитная проницаемость.

Магнитная проницаемость
Физическая величина, показывающая, во сколько раз индукция магнитного поля в одной среде больше или меньше индукции магнитного поля в вакууме, называется магнитной проницаемостью µ..
Вещество, создающее собственное магнитное поле, называетсянамагниченным. Намагниченность возникает при помещении вещества во внешнее магнитное поле. Гипотеза Ампера: магнитные свойства тела определяются микроскопическими электрическими токами (орбитальное движение электронов в атомах, наличие у электрона собственного магнитного момента, имеющего квантовую природу) внутри вещества. Если направления этих токов неупорядочены, порождаемые ими магнитные поля компенсируют друг друга, т.е. тело не намагничено. Во внешнем магнитном поле происходит упорядочение этих токов, вследствие чего в веществе и возникает «собственное» магнитное поле (намагниченность).
Магнитные свойства вещества Диамагнетики — µ чуть <1. µ_{висмута}=0,9998 (свинец, цинк, азот и др.). Парамагнетики — µ чуть>1. µ_{алюминия}=1,000023 (кислород, никель и др.).
Для пара- и диамагнетиков намагниченность I прямо пропорциональна индукции B₀ магнитного поля в вакууме.
3. Ферромагнетики— µ >>1. µ_стали= 8^.10³ (железо, никель, кобальт и их сплавы). Сплав железа с никелем: µ =2,5^.10⁵. Свойства ферромагнетиков Обладают остаточным магнетизмом. µ зависит от индукции внешнего магнитного поля. Температура, при которой исчезают ферромагнитные свойства, называется точкой Кюри (вещество становится парамагнетиком; точка Кюри для железа равна 770⁰С, для никеля 360⁰С).
Для характеристики явления намагничивания вещества вводится величина Iназываемая намагниченностью вещества. Намагниченность в СИ определяется формулой Для ферромагнитных тел намагниченность Iявляется сложной нелинейной функцией B₀. Зависимость I от величины Во/µ₀называется кривой намагниченности (рис.2). Кривая указывает на явление магнитного насыщения: начиная с некоторого значения Во/µ₀= В_0н/µ₀, намагниченность практически остается постоянной, равной Iн(намагниченность насыщения).
*Магнитным гистерезисом* (От греческого «hysteresis» — отставание следствия от его причины) ферромагнетика называется отставание изменения величины намагниченности ферромагнитного вещества от изменения внешнего магнитного поля, в котором находится вещество. Важнейшей причиной магнитного гистерезиса является характерная для ферромагнетика зависимость его магнитных характеристик (µ, I) не только от состояния вещества в данный момент, но и от значений величин µ и I в предыдущие моменты времени. Таким образом, существует зависимость магнитных свойств от предшествующей намагниченности вещества. Петлей гистерезиса называется кривая зависимости изменения величины намагниченности ферромагнитного тела, помещенного во внешнее магнитное поле, от изменения индукции этого поля от + Во/µ₀ до — Во/µ₀ и обратно. Значение + Во/µ₀ соответствует намагниченности насыщения I_н. Для того чтобы полностью размагнитить ферромагнитное тело, необходимо изменить направление внешнего поля. При некотором значении магнитной индукции — В_0к_, которой соответствует величина В_0к/µ₀, называемая коэрцитивной(задерживающей) силoй, намагниченность I тела станет равной нулю.
Коэрцитивная сила и форма петли гистерезиса характеризуют свойство ферромагнетика сохранять остаточное намагничивание и определяют использование ферромагнетиков для различных целей. Ферромагнетики с широкой петлей гистерезиса называются жесткими магнитными материалами (углеродистые, вольфрамовые, хромовые, алюминиево-никелевые и другие стали). Они обладают большой коэрцитивной силой и используются для создания постоянных магнитов различной формы (полосовых,подковообразных, магнитных стрелок). К мягким магнитным материалам,обладающим малой коэрцитивной силой и узкой петлей гистерезиса, относятся железо, сплавы железа с никелем. Эти материалы используются для изготовления сердечников трансформаторов, генераторов и других устройств, по условиям работы которых происходит перемагничивание в переменных магнитных петлях. Перемагничивание ферромагнетика связано с поворотом областей самопроизвольного намагничивания. Работа, необходимая для этого, совершается за счет энергии внешнего магнитного поля. Количество теплоты, выделяющейся при перемагничивании, пропорционально площади петли гистерезиса.
При температурах меньших точки Кюри любое ферромагнитное тело состоит из доменов — малых областей с линейными размерами порядка 10^-2 -10^-3 см, внутри которых существует наибольшая величина намагниченности, равная намагниченности насыщения. Домены называются иначе областями самопроизвольной намагниченности. В отсутствие внешнего магнитного поля векторы магнитных моментов отдельных доменов ориентированы внутри ферромагнетика совершенно беспорядочно, так что суммарный магнитный момент всего тела равен нулю (рис.). Под влиянием внешнего магнитного поля в ферромагнетиках происходит поворот вдоль поля магнитных моментов не отдельных атомов или молекул, как в парамагнетиках, а целых областей самопроизвольной намагниченности — доменов. При увеличении внешнего поля размеры доменов, намагниченных вдоль внешнего поля, растут за счет уменьшения размеров доменов с другими (не совпадающими с направлением внешнего поля) ориентациями. При достаточно сильном внешнем магнитном поле все ферромагнитное тело оказывается намагниченным. Величина намагниченности достигает максимального значения — наступает магнитное насыщение. В отсутствие внешнего поля часть магнитных моментов доменов остается ориентированной, и этим объясняется существование остаточной намагниченности и возможность создания постоянных магнитов. Применение ферромагнетиков в технике. Роторы генераторов и электродвигателей; сердечники трансформаторов, электромагнитных реле; в электронно-вычислительных машинах (ЭВМ), телефонах, магнитофонах, на магнитных лентах.

Классификация магнитных материалов по магнитным свойствам

В зависимости от магнитных свойств материалы разделяют на диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики, антиферромагнетики и ферримагнетики. Количественно магнитные свойства материалов принято оценивать по их магнитной восприимчивости λ = М/Н, где М — намагниченность вещества; Н — напряженность магнитного поля.

Это вещества, атомы, ионы или молекулы которых не имеют результирующего магнитного момента при отсутствии внешнего поля. Диамагнитный эффект является результатом воздействия внешнего магнитного поля на молекулярные токи и проявляется в том, что возникает магнитный момент, направленный в сторону, обратную внешнему полю. Таким образом, во внешнем магнитном поле диамагнетики намагничиваются противоположно приложенному полю, т. е. имеют отрицательную магнитную восприимчивость (λ < 0). Диамагнитные вещества выталкиваются из неравномерного магнитного поля, а в равномерном магнитном поле вектор намагниченности диамагнетика стремится расположиться перпендикулярно к направлению поля. Диамагнетизм присущ всем без исключения веществам в твердом, жидком и газообразном состояниях, но проявляется слабо и часто подавляется другими эффектами.

Это вещества, атомы, ионы или молекулы которых имеют результирующий магнитный момент при отсутствии внешнего магнитного поля. Во внешнем магнитном поле парамагнетики намагничиваются согласно с внешним полем, т. е. имеют положительную магнитную восприимчивость (λ > 0). Парамагнитный эффект присущ веществам с нескомпенсированным магнитным моментом атомов при отсутствии у них порядка в ориентации этих моментов. Поэтому, когда нет внешнего магнитного поля, атомные магнитные моменты располагаются хаотически и намагниченность парамагнитного вещества равна нулю. При воздействии внешнего магнитного поля атомные магнитные моменты получают преимущественную ориентацию в направлении этого поля, и у парамагнитного вещества проявляется намагниченность.

Это вещества, в которых магнитные моменты атомов или ионов находятся в состоянии самопроизвольного магнитного упорядочения, причем результирующие магнитные моменты каждого из доменов отличны от нуля. При воздействии внешнего магнитного поля магнитные моменты доменов приобретают преимущественное ориентирование в направлении этого поля и ферромагнитное вещество намагничивается. Ферромагнитные вещества характеризуются большим значением магнитной восприимчивости (>> 1), а также ее нелинейной зависимостью от напряженности магнитного поля и температуры, способностью намагничиваться до насыщения при обычных температурах даже в слабых магнитных полях, гистерезисом — зависимостью магнитных свойств от предшествующего магнитного состояния, точкой Кюри, т. е. температурой, выше которой материал теряет ферромагнитные свойства. К ферромагнитным веществам относятся железо, никель, кобальт, их соединения и сплавы, а также некоторые сплавы марганца, серебра, алюминия. Ферромагнитные свойства у вещества могут возникать лишь при достаточно большом значении обменного взаимодействия, что характерно для кристаллов железа, кобальта, никеля и др. Необходимое значение обменного взаимодействия ферромагнетики имеют лишь в твердом состоянии. Этим объясняется отсутствие в природе жидких и газообразных ферромагнетиков. Ферромагнетизм сплавов, целиком состоящих из «парамагнитных» компонентов, объясняется тем, что в этих сплавах, основой которых обычно является марганец или хром, введение в решетку основы атомов висмута, сурьмы, серы и теллура изменяет электронную структуру кристаллов, в результате чего создаются условия для возникновения ферромагнетизма.

Это вещества, в которых магнитные моменты атомов или ионов находятся в состоянии самопроизвольного магнитного упорядочения, причем результирующие магнитные моменты каждого из доменов равны нулю. При воздействии внешнего магнитного поля магнитные моменты атомов приобретают преимущественную ориентацию вдоль внешнего поля и антиферромагнитное вещество намагничивается. Антиферромагнитные вещества характеризуются кристаллическим строением, небольшим коэффициентом магнитной восприимчивости (λ = от 10^-3 до 10^-5), постоянством восприимчивости в слабых полях и сложной зависимостью от магнитного поля в сильных полях, специфической зависимостью от температуры, а также температурой точки Нееля, выше которой вещество переходит в парамагнитное состояние. К антиферромагнетикам относятся чистые металлы хром и марганец, редкоземельные металлы цериевой подгруппы: церий, неодим, празеодим самарий и европий. Редкоземельные металлы диспрозий, гольмий и эрбий в зависимости от температуры могут быть антиферромагнетиками или ферромагнетиками. При воздействии на эти металлы, находящиеся в антиферромагнитном состоянии внешнего магнитного поля, превышающего критическое значение, происходит переход антиферромагнитного порядка в ферромагнитный, сопровождающийся скачкообразным появлением намагниченности (М~ 1600 кА/м). Аналогичные превращения можно наблюдать у тулия и тербия.

Это кристаллические вещества, магнитную структуру которых можно представить в виде двух или более подрешеток; магнитные моменты атомов или ионов находятся в состоянии самопроизвольного магнитного упорядочения, причем результирующие магнитные моменты каждого из доменов отличны от нуля.

Магнитные материалы первой группы применяются в электронных элементах, для которых нет особых требований к температурной и временной нестабильности. Определяющими параметрами данной группы материалов являются начальная магнитная проницаемость и тангенс угла магнитных потерь.

Материалы второй группы имеют малые значения относительного температурного коэффициента магнитной проницаемости в рабочем интервале температур и достаточно высокую временную стабильность начальной магнитной проницаемости. Значение магнитной индукции при поле Н = 800 А/м при нормальной (комнатной) температуре составляет 0,25-0,38 Тл.

К третьей группе относятся материалы с высоким значением начальной магнитной проницаемости на низких частотах. При этом повышенные требования к температурному коэффициенту проницаемости не предъявляются.

Для ферритовых материалов четвертой группы характерны малые значения магнитных потерь в сильных электромагнитных полях и высокое значение магнитной индукции при повышенной температуре (до 100-120°С) и подмагничивании.

Пятая группа ферритов характеризуется повышенными значениями импульсной магнитной проницаемости и температурной стабильностью магнитной проницаемости.

К шестой группе относятся ферритовые материалы, которые характеризуются начальной магнитной проницаемостью, коэффициентом амплитудной нестабильности магнитной проницаемости, коэффициентом перестройки по частоте, тангенсом угла магнитных потерь при различных индукциях, низкой начальной проницаемостью.

Особое место занимают ферритовые материалы седьмой группы. Они характеризуются повышенной добротностью как в слабых, так и в сильных электромагнитных полях, малыми линейными искажениями, низкой начальной проницаемостью.

2.2.5 Магнитное взаимодействие

Атомно-силовой микроскоп может использоваться для исследования магнитных полей на поверхности образца. Такие методики объединяются под названием МСМ (магнитно-силовая микроскопия). В них используются специальные кантилеверы, которые покрыты магнитной пленкой. При взаимодействии с магнитным полем образца такой кантилевер отклоняется. Могут существовать следующие типы кантилеверов: диамагнитные, парамагнитные [1], суперпарамагнитные [2] и ферромагнитные (магнитожесткие [3] и магнитомягкие [4]).

Здесь мы кратко напомним об этих трех типах магнетиков, рассмотрев диамагнетизм, парамагнетизм и ферромагнетизм на феноменологическом уровне. Заинтересованных же отошлем к более серьезной литературе, например, [5, 6, 7].

Магнитные свойства вещества описываются вектором намагниченности
. Его связь с напряженностью магнитного поля
задается формулой [8,9]:

(1)

где
– магнитная восприимчивость вещества. В свою очередь, напряженность магнитного поля связана с вектором магнитной индукции
и вектором намагничивания следующим образом:

(2)

Подставляя (1) в (2), получим:

(3)

где
– магнитная проницаемость вещества. Таким образом, магнитные свойства вещества описываются одним независимым параметром –
или
.

Диа- и парамагнетизм.

Атомы многих веществ не имеют постоянных магнитных моментов, или, вернее, все спиновые и орбитальные магнитные моменты внутри атома уравновешены так, что суммарный магнитный момент равен нулю. Если наложить магнитное поле, то внутри атома будут генерироваться слабые дополнительные токи. В соответствии с законом Ленца они будут индицироваться так, чтобы уменьшить магнитное поле, и наведенный магнитный момент атомов направлен навстречу магнитному полю. Таков механизм диамагнетизма.

Магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость для диамагнетиков:

(4)

(5)

где
– число атомов в единице объема,
– число электронов в атоме,
и
– заряд и масса электрона,
– скорость света,
– средний квадрат расстояния электрона до ядра. Энергия теплового движения слишком мала, чтобы изменить внутреннее (квантованное) состояние атома. Поэтому для диамагнетиков
и
не должны зависеть от температуры. Обратим внимание, что

и, тем самым,
.

К диамагнетикам относятся, например, кислород, алюминий, платина, хлористое железо –
, благородные газы и т.д.

Однако существуют такие вещества, атомы которых обладают магнитным моментом, спиновым или орбитальным. Таким образом, кроме диамагнитного эффекта (а он всегда присутствует) есть возможность выстраивания индивидуальных атомных моментов в одном направлении. Магнитные моменты ориентируются в направлении магнитного поля, усиливая его.

Парамагнетизм, вообще говоря, довольно слаб, потому что выстраивающие силы относительно малы по сравнению с силами теплового движения, которые стараются разрушить упорядочивание. Отсюда следует, что парамагнетизм особо чувствителен к температуре. Эффект парамагнетизма тем сильнее, чем ниже температура.

Пусть
– магнитный момент атома,
– магнитная индукция,
– число атомов в единице объема,
– константа Больцмана,
– температура. Тогда для парамагнетиков в слабых полях –
, когда зависимость вектора намагничивания от напряженности магнитного поля линейна, магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость равны:

(6)

(7)

Обратно пропорциональная зависимость восприимчивости от абсолютной температуры (6) носит название закона Кюри. Заметим, что для парамагнетиков
и, тем самым,
.

В сильных полях намагничивание приходит в состояние насыщение, когда все магнитные моменты устанавливаются параллельно полю:

(8)

Так как диамагнетизм проявляется во всех веществах, он частично или полностью компенсирует парамагнетизм за счет противоположного по знаку вклада в восприимчивость. Поэтому для материалов с атомами, имеющими магнитный момент, можно говорить лишь о преобладании диа- или парамагнитных свойств в веществе, причем их баланс зависит от температуры. К парамагнетикам относятся, например, азот, углекислота, вода, серебро, висмут и т.д.

Ферромагнетизм.

В ферромагнетиках эффект упорядочения магнитных моментов проявляется во много раз сильнее, чем в диа- и парамагнетиках. Ферромагнетизм определяется коллективным взаимодействием атомных магнитных моментов, находящимися в состоянии с нарушенной симметрией (фазовый переход второго рода) и образующих магнитные домены. Ферромагнетиками называются тела, которые могут обладать спонтанной намагниченностью, то есть намагничены уже в отсутствие магнитного поля. Типичными представителями ферромагнетиков являются переходные металлы: железо, кобальт, никель и многие их сплавы. Ферромагнетизмом обладают некоторые редкоземельные элементы (гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, туллий).

Характерной особенностью ферромагнетиков является сложная нелинейная зависимость между
и
или между
и
. Характер этой зависимости представлен на рис. 1 и 2.

Рис. 1. Зависимость намагничивания от
напряженности магнитного поля.

Рис. 2. Зависимость магнитной индукции от
напряженности магнитного поля.

По мере возрастания
намагниченность
сначала быстро увеличивается, а затем приходит к насыщению и остается практически постоянной:
(насыщение), то есть кривая
переходит в горизонтальную прямую. Магнитная индукция
также растет с увеличением поля
, а в состоянии насыщения
, то есть кривая
переходит в прямую, наклоненную под углом
(если
и
откладывать на осях координат в одинаковом масштабе).

Магнитная восприимчивость
и магнитная проницаемость
уже зависят не только от свойств вещества и температуры, как у диа- и парамагнетиков, а являются функциями напряженности поля
и, более того, определяется его историей.

Восприимчивость и проницаемость сначала возрастают с
, затем проходят через максимум, и, наконец, в сильных полях, когда достигнуто насыщение,
стремится к единице (рис.3), а
– к нулю.

Рис. 3. Зависимость магнитной восприимчивости от напряженности магнитного поля.

Значения
в максимуме у большинства ферромагнетиков при обычных температурах составляют многие сотни и тысячи единиц.

Вторая характерная особенность ферромагнетиков состоит в том, что для них зависимость
от
или
от
не однозначна, а определяется предшествующей историей намагничивания ферромагнитного образца. Это явление называется магнитным гистерезисом. Изображенная на рисунке 4 замкнутая кривая
называется петлей гистерезиса, а кривая
– предельной (наибольшей) петлей гистерезиса.

Рис. 4. Петля гистерезиса.

При
индукция
не обращается в нуль, а изображается отрезком
. Ему соответствует остаточное намагничивание
. С наличием такого остаточного намагничивания связано существование постоянных магнитов. Для того, чтобы размагнитить образец, надо довести кривую размагничивания до точки
или
. Этим точкам соответствует магнитное поле
. Оно называется коэрцитивной силой ферромагнетика. Значения остаточного намагничивания и коэрцитивной силы для разных ферромагнетиков меняются в широких пределах. Для мягкого железа петля гистерезиса узкая (коэрцитивная сила мала), для стали и всех материалов, идущих на изготовление магнитов, – широкая (коэрцитивная сила велика). Например, для кобальта и его сплавов, которые используются для покрытия магнитожестких кантилеверов, характерная величина коэрцитивной силы составляет 400 эрстед. С другой стороны, магнитное поле зонда в целом ряде случаев может оказаться слишком большим, что может приводить к искажению или даже разрушению исследуемой магнитной структуры. Для этих целей используют зонды с покрытием
–
. Совершенно такой же характер имеет петля гистерезиса, когда по вертикальной оси откладывается не индукция
, а намагничивание
.

Выводы.

Вещества по их поведению в магнитном поле подразделяют на три основных типа: диамагнитные, парамагнитные и ферромагнитные.

Диамагнитные свойства проявляют все вещества. Суть эффекта – в возникновении индуцированных внутриатомных токов, которые уменьшают индукцию магнитного поля в веществе. Магнитная восприимчивость диамагнетиков отрицательна.

Парамагнитные свойства могут проявлять вещества с атомами, имеющими магнитный момент. Магнитная восприимчивость при этом положительна и уменьшается с ростом температуры.

Ферромагнетизм является очень сильным коллективным эффектом. Причем магнитная восприимчивость и проницаемость вещества становится неоднозначными функциями поля и зависят от его истории. Характерные ферромагнитные явления – спонтанная намагниченность и гистерезис намагниченности. Коэрцитивная сила магнитожестких кантилеверов (с кобальтовым покрытием) составляет порядка 400 эрстед, а магнитомягких (с покрытием
) – менее 10 эрстед.

Литература.

O. Teschke, M.U. Kleinke, M.E.R. Dotto et al, J. Appl. Phys. 94, 1 (2003).

P.F. Hopkins, J. Moreland, S.S. Malhotra et al, J. Appl. Phys. 79, 6448 (1996).

H.J. Mamin, D. Rugar, P. Gruetter et al, Bull. Am. Phys. Soc. 35, 420 (1990).

P. Grutter, D. Rugar, H.J. Mamin et al, Appl. Phys. Lett. 57, 1820 (1990).

Тикадзуми С. Физика ферромагнетизма. I часть. – М.: Мир, 1987. – 302 с.;

Тикадзуми С. Физика ферромагнетизма. II часть. – М.: Мир, 1987. – 420 с.

Уайт Р.М. Квантовая теория магнетизма. – М.: Мир, 1972.

Дорфман Я.Г. Диамагнетизм и химическая связь. – М.: Физматгиз, 1961.

Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике: Физика сплошных сред. – М.: Мир, 1977. – 300 с.

Сивухин Д.В. Курс общей физики: Электричество. – М.: Наука, 1983. – 687 с.

Страница не найдена | Кафедра физики твердого тела ПетрГУ

http://secretary.rid.go.th/
http://rtlabs.nitk.ac.in/
http://www.ei.ksue.edu.ua/
http://www.unajma.edu.pe/
http://www.drbrambedkarcollege.ac.in/

Home Page – Revised

https://www.hsri.or.th/

NASLOVNA STRAN

http://www4.fe.usp.br/
https://www.cnba.uba.ar/
https://www.osgoode.yorku.ca

bak hocam 2yildir kullandigim siteye gelip kod ekliyorsun not yazip kodlarini siliyorum (insan olan utanir kusura bakma hocam diyip giderdi) kendine dusmanmi ariyorsun? belliki sen disli birine denk gelmemissin hayatin boyunca ama ben cok ugrastim cokta denk geldim bu sekilde tanimadigin birini tehtit etmen ya deli oldugunu gosterir yada tecrubesizligini sen bana isimi ogretecegine once baskalarina ait olan sitelere girmemeyi ogren ondan sonra bana isimi ogretirsin ben cok takintili bir adamim beni kotu bir insan olmaya zorlama rica ediyorum bak lutfen birbirimizi uzmeyelim emin ol bu site felan umrumdami saniyorsun? olay tamamen prensip meselesi sen benim yatakodama gelip beraber yatacagiz diyorsun oyle bir olay yok isine bak oldu 10 kisi daha cagir 500 kod eklesin herkes yorumbacklink isimi yapiyorsun? sacmalamissin daha fazla beni muatap etme kendinle yaptigin terbiyesizligin farkina var illa darbe yiyincemi aklin basina gelecek anlamiyorum ki o kadar yaziyorum ki birbirimize kotuluk yapmayalim kalp kirmayalim birbirimizi uzmeyelim sana daha once boyle notlar yazan bir linkci gordun mu Allah askina ben bazen goruyorum ana baci duymadigim kufurler yaziyor adamlar birbirine sen benim gibi bir insani uzuyorsun ama lutfen.. 8yildir ben kimseyle ortak site kullanmadim babam gelse onunlada kullanmam en hassas oldugum konudur bu bir daha kod eklememeni siddetle tavsiye ediyorum yoksa farkli seyler olur ve kendine nur topu gibi manyak bir dusman edinirsin bos yere bu polemigi uzatiyorsun haksiz olan sensin kod disinde birsey yazmak istersen yazabilirsin ama rica ediyorum isi inada bindirme senden ERDEMLİ DÜRÜST VE OLGUN bir davranis bekliyorum beni anladigini umuyorum ve tekrar inşAllah kod eklemeyecegini umuyorum olumlu olumsuz notunu buraya yazablirsin bende bir daha bu siteyi kullanmiyacagim sanada kullandirmam tabiki is site isi degil prensip isi.. ihtiyacin olabilir site sayin azdir bunlar dogal seyler ben gerekirse kendim eklerim senin kodlarini oyle bir durumda kendi kodlarimida silerim sadece senin olur ama o son not garip bir insan oldugunu dusunduruyor bana ve inan ugrasacak vaktim de kafamda yok kendine sardirma hepimiz ekmek davasindayiz senle isim yok benden sana kotulukte gelmez ama beni zorlama lutfen.. zaten kafamda bir dunya sorun var hayat acimasiz hayat zor benim derdim bana yetiyor butun ictenligim ve iyi niyetim ile sana bu notu yaziyorum bu kadar sozden sonra kod ekleyecegini sanmiyorum birde seninle ugrasmayayim guzel kardesim arkadasim lutfen rica ediyorum LUTFEN barış her zaman erdemli insanlarin isidir lutfen ayni olgunluk ile senden olumlu donusunu bekliyorum eger yazdiklarimda kalp kirici yada incitici birsey varsa lutfen kusura bakma 1-2defa kontrol ettim ama belki gozumden kacmis olabilir hakkini helal et ve en iyisi ikimiz icinde helallesip bu isi noktalamaktir inan kotu biri degilim selam ve sevgiyle..

Все грунты в большей или меньшей степени обладают магнитными свойствами т.к. основная часть породообразующих минералов относится к группе парамагнетиков. Кроме того, в грунтах практически всегда содержится некоторое количество ферромагнитных соединений.

параметров, характеризующих магнитные свойства грунтов, обычно используются следующие:

1. Намагниченность (I) — результирующий магнитный момент единицы объема или единицы массы грунта, вызванный однородным магнитным полем. Эта величина представляет собой вектор и измеряется по отношению к объему грунта в А/м.

Для одних веществ (ферромагнетиков) намагниченность является сложной функцией внешнего магнитного поля, для других (диа- и парамагнетиков) — в определенных интервалах полей и температур эта функция может быть линейной:

I=αH,

где I — намагниченность, Н — напряженность магнитного поля, α — магнитная восприимчивость.

2. Удельная магнитная восприимчивость — магнитная восприимчивость единицы массы материала с плотностью α.

Магнитная восприимчивость единицы объема величина безразмерная, обычно выражается в миллионных долях единицы. Размерность удельной магнитной восприимчивости — см³/г (или м³/кг).

По величине магнитной восприимчивости все вещества формально делятся на два класса:

при α материал относится к классу диамагнетиков;
при α>0 — к классу парамагнетиков.

Некоторые материалы характеризуются положительной магнитной восприимчивостью и высокими ее значениями (10-25 ед.СИ и более). Они могут приобретать очень сильную намагниченность. Такие материалы называются ферромагнитными. Приуроченность минералов к тому или иному классу определяется структурой электронных оболочек атомов, входящих в состав минерала, и структурой его кристаллической решетки.

Класс	Характеристика	Минералы и горные породы
Диамагнетики	Отсутствие магнитного момента в нулевом магнитном поле. Во внешнем магнитном поле все электронные орбиты совершают колебательно-вращательное движение вокруг направления поля. В соответствии с этим скорость движения электрона по орбите возрастает или замедляется, в результате чего создается свое диамагнитное поле, действующее в направлении, противоположном внешнему. В результате диамагнитное тело, внесенное во внешнее магнитное поле, выталкивается в расходящемся потоке силовых линий этого поля, а брусок из диамагнитного вещества длинной осью поворачивается поперек силовых линий поля.	Многие самородные металлы: (медь, цинк, серебро, золото и др.), сера, графит, а также важнейшие породообразующие минералы (кварц, кальцит, гипс, ангидрит, галит и др.). Среди горных пород к чистым диамагнетикам могут быть отнесены каменные соли, мел и известняк.
Парамагнетики	Их атомы обладают постоянным магнитным моментом, возникающим в результате движения электронов в оболочке атома или осевого вращения электронов и атомных ядер. При отсутствии внешнего магнитного поля парамагнетики в целом не намагничены вследствие хаотичного распределения в них магнитных моментов отдельных атомов. Под вли¬янием внешнего магнитного поля элементарные магнетики (атомы и молекулы парамагнетиков) приобретают определенную ориентировку, что обуслов¬ливает появление индуктивного намагничивания в парамагнетиках. Парамагнитное тело, внесенное в неоднородное внешнее поле, втягива¬ется в область большей напряженности, а брусок из этого материала стремится длинной осью расположиться вдоль этих линий.	Большая часть минералов относится к группе сильных парамагнетиков (например, пирит, рутил, эпидот, шпинель, турмалин, авгит, роговая обманка, сидерит, доломит, биотит и др.).
Ферромагнетики	Наличие собственной (спонтанной) намагниченности в пределах незначительных участков (в доменах), линейные размеры которых порядка микрона (объем около 10^-9 см³). При этом элементарные магнетики могут занимать либо параллельную (ферромагнетики), либо частично параллельную (ферримагнетики), либо антипараллельную ориентацию (антиферромагнетики). При отсутствии внешнего магнитного поля тело ферромагнетика в целом не обладает магнитным моментом, т.к. спиновые магнитные моменты доменов неодинаковы по величине и направлению. При наложении внешнего магнитного поля магнитные моменты доменов строго ориентируются по направлению поля, сохраняя ориентацию и при снятии внешнего магнитного поля (остаточная намагниченность).	Переходные металлы.Ферромагнитные свойства проявляются только ниже критической температуры, названной точкой Кюри (например, для железа 758°С, кобальта 1075°С, никеля 360°С и т.д.). При более высоких температурах ферромагнетики становятся парамагнетиками. К собственно ферромагнитным минералам относится самородное железо. Большинство минералов железа является ферромагнетиками (магнетит, титаномагнетиты, пирротин и др.).

Магнитные свойства компонентов грунта

1. Твердая компонента грунта в большинстве состоит из смеси диа-, пара, ферри- и реже ферромагнитных минералов. В соответствии с этим ее магнитные свойства зависят в основном от содержания и распределения ферри- и редко ферро¬магнитных минералов. Значения магнитной восприимчивости этой компоненты грунта изменяются от -0,4×10^-5 и менее до 1 ед. СИ.

2. Жидкая компонента грунта, как правило, вода — диамагнитна, ее магнитная восприимчивость -0,9×10^-5 ед. СИ. Степень минерализации водных растворов сла¬бо влияет на магнитные свойства.

3. Газовая компонента грунта намагничивается по сравнению с жидкой в еще меньшей степени. Все ее компоненты, за исключением кислорода, диа¬магнитны. Кислород же является парамагнетиком. Его магнитная восприим¬чивость 0,17×10^-5 ед.СИ. В силу этого воздух также является парамагнетиком, а его магнитная восприимчивость 0,04×10-5 ед. СИ. Метан также является диамагнетиком, магнитная восприимчивость кото¬рого существенно ниже, чем у воздуха, 0,0008×10^-5 ед. СИ.

Магнитные свойства будут определяться соотношением компонент:

Даже незначительное содержание в грунтах ферромагнитных минералов (десятые и сотые доли %) оказывается достаточным для проявления в них типичных ферромагнитных свойств. Существует не строгая зависимость: с возрастанием содержания ферромагнетиков магнитная восприимчивость увеличивается.
Важно наличие легкогидратирующихся минералов: наблюдаемая магнитная восприимчивость всегда больше теоретической для минералов, содержащих воду, таких, как биотиты, амфиболы и кордиериты.
Влияние размера, формы и расположения ферромагниных компонентов: обычно с возрастанием дисперсности последних их удельная магнитная восприимчивость уменьшается.
Влияние пористости и влажности: величины магнитных характеристик уменьшаются с ростом пористости и, наоборот, незначительно растут с увеличением влажности.

Магнитная восприимчивость грунтов

Магнитная восприимчивость грунтов изменяется в широком диапазоне:

Классификация грунтов по значениям их магнитной восприимчивости

(Справочник геофизика, 1984)

Группа	Характеристика пород по магнитной восприимчивости	Интервалы значений для групп α×10^-5,ед. СИ
I	Очень слабо намагничивающиеся	0—100
II	Слабо намагничивающиеся	100-300
III	Средне намагничивающиеся	300-700
IV	То же	700-1500
V	Хорошо намагничивающиеся	1500-3000
VI	То же	3000-6000
VII	Сильно намагничивающиеся	6000-12000
VIII	То же	12000-20000
IX	Очень сильно намагничивающиеся	20000-40000
X	То же	более 40000

Магнитная восприимчивость магматических скальных грунтов изменяется от десятков до нескольких сотен тысяч долей единицы СИ. Наибольшая ее величина характерна для магматических пород:

перидотиты — до 73 000×10^-5 ед. СИ,
пироксениты — до 11 000×10^-5 ед. СИ,
граниты — до 7500×10^-5 ед. СИ,
кварцевые порфиры — до 1700×10^-5 ед. СИ.

Практически немагнитные разности чаще всего отмечаются среди кислых пород, в то время как магнитные и сильно магнитные — среди основных и ультраосновных пород.

Объемная магнитная восприимчивость метаморфических скальных грун¬тов в целом несколько меньше по сравнению с магматическими. Незначительная магнитная восприимчивость (от 0 до 8800×10^-5 ед. СИ) характерна для гли¬нистых сланцев, филлитов, кристаллических сланцев, кварцитов, гнейсов, мрамора и др. Высокие значения этого параметра свойственны железистым кварцитам — (125—400 000)×10^-5 ед. СИ, роговикам, серпентинитам, скарнам — (125— 1250)×10^-5 ед. СИ и особенно магнетитовым — (75—1 000 000)×10^-5 ед. СИ.

Осадочные скальные и дисперсные грунты обычно практически немаг¬нитны или слабо магнитны (очень мало или нет феррамагнетиков):

известняки, доломиты, ангидриты, гипсы, соли и др. — менее 30×10^-5 ед. СИ;
песчаники и алевролиты вблизи источников сноса, содержащих магнетит — до (125—625)×10^-5 ед. СИ — установлены у некоторых сидеритово-обломочных скальных грунтов.

Остаточная намагниченность грунтов

Для осадочных горных пород характерно наличие естественной остаточной намагниченности, происхождение которой обусловлено ориентацией намагниченных частиц в процессе осаждения под влиянием геомагнитного поля. Вследствие этого в общем случае намагниченность горной породы слагается из двух векторов:

вектор индуцированной намагниченности I_i, вызванной современным геомагнитным полем,
вектор остаточной намагниченности I_r, зависящей от совокупности прошлых геологических процессов, протекающих в породе, т.е:

Естественная остаточная (объемная) намагниченность магматических пород изменяется от 10^-3 до 10^-2 А/м, а в ряде случаев может быть выше современной индуцированной намагниченности. Она существенно возрастает от кислых пород к основным. У осадочных пород остаточная намагниченность обычно слабая и достаточно стабильная (изменяется от n×10^-4 до 10^-1 А/м). Она растет с увеличением содержания ферромагнитных минералов.

С ростом температур остаточная намагниченность постепенно уменьшается и достигает нулевых значений при точках Кюри.

Она также зависит от характера уплотнения и структурно-текстурных особенностей пород.

Влияние магнетизма глинистых грунтов на их строение и свойства

На поверхности глинистых минералов зачастую присутствуют высокодисперсные ферромагнитные частиц, которые достаточно прочно связаны с первыми. Их наличие сообщает глинистым суспензиям, пастам и осадкам слабо магнитные свойства.

Магнитные свойства минералов и магнитное поле существенно влияют на:

1. Характер трещиноватости, образующейся в процессе осаждения глинистых суспензий и последующей сушки зависит как от напряженности внешнего магнитного поля, так и от минералогии глин:

Наиболее интенсивная трещиноватость возникает у монтмориллонитовых глин, на образцах гидрослюдистых глин она формируетсяь только при большой напряженности поля (~120000 А/м), а образцы каолинита всегда оставались монолитными.
У гидрослюд и монтмориллонита в нулевом (скомпенсированном) поле трещиноватость не возникает или же имеет радиальное направление. В геомагнитном поле возникающая трещиноватость, как правило, бывает связана с направлением магнитного поля. При напряженности поля ~ 800 А/м в процессе сушки формируется повышенная трещиноватость вследствие значительной ориентированности частиц.

2. Характер микроструктуры глинистых пород отчасти обусловлен воздействием магнитного поля. — Увеличение напряженности магнитного поля вызывает возрастание агрегированности частиц и повышение ориентации как самих частиц, так и их агрегатов (рис. 1). При этом установлено, что частицы гидрослюдистой и каолиновой глин реагируют даже на геомагнитное поле.

$nz=»Микростроение осадка Са-каолиновой глины, сформировавшегося в нулевом (а) и горизонтальном магнитном поле напряжённостью в ~ 800 А/м (б). Поверхность напластования (фото Ю.Б. Осипова).»;
?>

Рис. 1 .

По абсолютной величине коэффициента ориентации глинистые осадки располагаются в ряд:

гидрослюдистые глины > каолиновые глины > монтмориллонитовые глины

Это объясняется тем, что монтмориллонитовые глины обладают очень большой дисперсностью, а магнитные поля небольшой напряженности ориенти¬руют только относительно грубые частицы в глинистой фракции; тонкие же частицы находятся в состоянии теплового беспорядочного движения. Насыщение глин ионом Na⁺ независимо от напряженности поля приводит к увеличению ориентации частиц. При наличии же в обменном комплексе двухвалентных катионов (например, Са²⁺) в большинстве случаев формируются агрегаты размером до песчаных частиц с хорошей ориентацией частиц внутри них. Сами же агрегаты относительно друг друга практически не ориентированы. Это говорит о том, что внешнее магнитное поле повышает ориентацию частиц главным образом в пределах одного блока.

3. Механические и реологические свойства как глинистых суспензий, так и сформировавшихся осадков, т.к. изменение микростроения грунтов вызывает соответствующее изменение их свойств. Наиболее интенсивно это сказывается на физико-механических свойствах свойствах глинистых паст и молодых глинистых грунтов-осадков.

Основные магнитные характеристики материалов

Для характеристики магнитных свойств материалов используются следующие понятия:

В – магнитная индукция (плотность магнитного потока), Тл. Магнитная индукция материала является векторной суммой магнитных индукций внешнего (намагничивающего) и внутреннего магнитных полей;

Н – напряженность магнитного поля, А/м;

M – относительная магнитная проницаемость (или магнитная проницаемость) – величина безразмерная. Относительная магнитная проницаемость характеризует способность материала намагничиваться. Она показывает во сколько раз магнитная индукция поля, созданного в данном материале, больше, чем в вакууме.

По магнитным свойствам все материалы традиционно разделяли на три основные группы: диамагнитные (диамагнетики), парамагнитные (парамагнетики) и ферромагнитные (ферромагнетики). Значительно позже в самостоятельные группы были выделены еще два вида магнитных материалов: антиферромагнитные (антиферромагнетики) и ферримагнитные (ферримагнетики).

Диа-, пара- и антиферромагнетики относятся к слабомагнитным, а ферро- и ферримагнетики – к сильномагнитным материалам.

На практике под магнитными материалами понимают материалы, обладающие свойствами ферромагнетика или ферримагнетика.

К ферромагнетикам относятся три переходных металла (Fe, Co, Ni) и сплавы на их основе, шесть редкоземельных металлических элементов (гадолиний Gd, тербий Tb, диспрозий Dy, гольмий Ho, эрбий Er и тулий Tm), сплавы системы Mn – Cu – Al (сплавы Гейслера) и соединения MnSb, MnBi и др., в которых атомы марганца находятся на больших расстояниях, чем в решетке кристалла чистого марганца.

У ферромагнетиков магнитные моменты атомов (ионов) обусловлены некомпенсированными в них спиновыми магнитными моментами электронов. При этом магнитные моменты атомов ферромагнетиков расположены не беспорядочно, а в результате обменного взаимодействия ориентированы параллельно друг другу с образованием магнитных доменов.

Магнитные домены представляют собой элементарные объемы ферромагнетиков, находящиеся в состоянии магнитного насыщения. В домене некомпенсированные спиновые магнитные моменты электронов всех атомов выстроены параллельно друг другу. Доменная структура образуется в отсутствие внешнего магнитного поля в результате самопроизвольной (спонтанной) намагниченности, которая происходит при температурах ниже некоторой, называемой точкой Кюри Т_к. В отсутствие внешнего магнитного поля магнитные моменты доменов направлены так, что результирующий магнитный момент равен или близок к нулю.

При нагревании ферромагнетика его магнитная проницаемость увеличивается, так как облегчаются процессы смещения доменных границ. При температуре равной или выше Т_к интенсивное тепловое движение ионов, находящихся в узлах кристаллической решетки, начнет изменять параметры этой решетки. В результате разрушится спонтанная намагниченность, домены перестанут существовать, и материал перейдет из ферромагнитного состояния в парамагнитное. При этом магнитная проницаемость материала M приблизится к единице (рисунок 2.1). Для чистого железа Т_к = 768^оС, для никеля Т_к = 358^оС, для кобальта Т_к = 1131^оС.

Рисунок 2.1 – Зависимость магнитной проницаемости ферромагнетиков от температуры

Ферримагнетики имеют доменную структуру, состоящую из двух или более подрешеток, связанных антиферромагнитно (антипараллельно). Поскольку подрешетки образованы атомами (ионами) различных химических элементов или неодинаковым их количеством, они имеют различные по величине магнитные моменты, направленные антипараллельно В результате появляется отлична от нуля разность магнитных моментов подрешеток, приводящая к спонтанному намагничиванию кристалла.

Свое название ферримагнетики получили от ферритов – сложных систем оксидов металлов с общей химической формулой MeO•Fe₂O₃, где MeO – оксид двухвалентного металла. У ферритов, как и у ферромагнетиков, доменная структура образуется при температурах ниже точки Кюри.

Физика — 9

При введении в катушку с током сердечника в ней возникает дополнительное магнитное поле с индукцией .
Таким образом, суммарное магнитное поле катушки с током:

Разные вещества создают разные магнитные индукции, это значит, что их магнитные свойства различаются. Магнитные свойства веществ характеризуются физической величиной, называемой магнитной проницаемостью вещества.

Магнитная проницаемость вещества показывает, во сколько раз модуль магнитной индукции однородного магнитного поля в веществе отличается от модуля магнитной индукции поля в вакууме B₀:

μ = B₀ + B_ин
B₀ = B₀
B₀, B = μB₀ .

Здесь μ(mю) магнитная проницаемость вещества. Это безразмерная величина.

Вещества по своим магнитным свойствам делятся на три вида:

1. Парамагнетики – вещества, магнитная проницаемость которых незначительно больше единицы
(μ > 1). Парамагнетики (Al, Li, O₂,Na и другие) слабо притягиваются постоянными магнитами.

2. Диамагнетики – вещества, магнитная проницаемость которых незначительно меньше единицы (μ < 1).
Диамагнетики (Cu, Ag, Au и все инертные газы) слабо отталкиваются постоянными магнитами.

3. Ферромагнетики – вещества, магнитная проницаемость которых во много раз больше единицы
(μ >> 1). Ферромагнетики (Gd, Fe, Ni, Co и некоторые их сплавы) сильно притягиваются постоянными магнитами. Все ферромагнетики — кристаллические вещества.

Магнитная проницаемость некоторых веществ показана в таблице 2.1

Таблица 2.1. Магнитная проницаемость некоторых веществ

Диамагнитные вещества	μ	Парамагнитные вещества	μ	Ферромагнитны веществае	μ
Висмут	0,999834	Воздух	1,000038	Железо	8000
Медь	0,999990	Алюминий	1,000023	Никель	1100
Золото	0,999964	Кислород	1,0000019	Сплав никеля и железа	250000

Для каждого ферромагнетика существует предельная температура, называемая точкой Кюри. При нагревании выше этой температуры он теряет ферромагнитные свойства и превращается в парамагнетик. Например, температура Кюри для железа равна 769°С. Поэтому железные гвозди, нагретые до температуры 800°С, размагничиваются.

магнитная проницаемость | Определение и факты

Магнитная проницаемость , относительное увеличение или уменьшение результирующего магнитного поля внутри материала по сравнению с намагничивающим полем, в котором находится данный материал; или свойство материала, равное плотности магнитного потока B , установленной внутри материала посредством намагничивающего поля, деленного на напряженность магнитного поля H намагничивающего поля. Магнитная проницаемость μ (греч. Μ) определяется как μ = B / H. Плотность магнитного потока B — это мера фактического магнитного поля в материале, рассматриваемого как концентрация силовых линий магнитного поля или потока на единицу площади поперечного сечения. Напряженность магнитного поля H — это мера намагничивающего поля, создаваемого электрическим током в катушке с проволокой.

В пустом или свободном пространстве плотность магнитного потока такая же, как и у намагничивающего поля, потому что нет никакой материи для изменения поля. В единицах сантиметр – грамм – секунда (сгс) проницаемость B / H пространства безразмерна и имеет значение 1.В единицах метр – килограмм – секунда (мкс) и единицах СИ B и H имеют разные размеры, а проницаемость свободного пространства (обозначенная μ ₀) была определена равной 4 π × 10 ^— ⁷ Вебер на ампер-метр, так что единица измерения электрического тока мкс может быть такой же, как практическая единица — ампер. С переопределением ампера в 2019 году μ ₀ больше не равно 4 π × 10 ^— ⁷ weber на амперметр и должно определяться экспериментально.(Однако, [ μ ₀/4 π × 10 ^— ⁷] составляет 1.00000000055, все еще очень близко к своему прежнему значению.) В этих системах проницаемость, B / H , называется абсолютной проницаемостью мкм среды. Относительная проницаемость μ _r затем определяется как отношение μ / μ ₀, которое является безразмерным. Таким образом, относительная проницаемость свободного пространства или вакуума равна 1.

Материалы можно классифицировать по магнитной проницаемости. Диамагнитный материал имеет постоянную относительную проницаемость немного меньше 1. Когда диамагнитный материал, такой как висмут, помещается в магнитное поле, внешнее поле частично удаляется, и плотность магнитного потока внутри него немного уменьшается. Парамагнитный материал имеет постоянную относительную проницаемость немного больше 1. Когда парамагнитный материал, такой как платина, помещается в магнитное поле, он становится слегка намагниченным в направлении внешнего поля.Ферромагнитный материал, такой как железо, не имеет постоянной относительной проницаемости. По мере увеличения намагничивающего поля относительная проницаемость увеличивается, достигает максимума, а затем уменьшается. Очищенное железо и многие магнитные сплавы имеют максимальную относительную проницаемость 100000 или более.

Магнитная проницаемость — Электромагнитная геофизика

Магнитная проницаемость — это диагностическое физическое свойство, которое характеризует степень наведенного магнетизма, который материал испытывает под действием внешнего магнитного поля.Магнитная проницаемость важна для различных геофизических исследований, в том числе: ЭМ в частотной области (FDEM), ЭМ во временной области (TDEM), неразорвавшихся боеприпасов (НРБ) и георадаров (GPR).

Учредительные отношения

При воздействии приложенного магнитного поля сбор отдельных
магнитные дипольные моменты в большинстве материалов будут пытаться переориентировать
сами по направлению поля. {- 7} \) H / m.Иллюстрация, представляющая плотность магнитного потока
Здесь показаны зависимости от приложенной напряженности поля для различных классификаций горных пород.

Относительная проницаемость

Помимо магнитной проницаемости, часто проявляются магнитные свойства.
представлены с использованием относительной проницаемости. Относительная проницаемость
характеризует, увеличивает или уменьшает наведенное намагничивание
плотность магнитного потока в материале. Относительная проницаемость
\ (\ mu_r \) — отношение магнитной проницаемости материала к
проницаемость свободного пространства:

(11) \ [\ mu_r = \ frac {\ mu} {\ mu_0} \]

Для большинства горных пород наведенная намагниченность параллельна приложенной
поле, тем самым увеличивая плотность магнитного потока.Эти скалы
характеризуется относительными проницаемостями \ (\ mu_r> 1 \). Родственник
проницаемость \ (\ mu_r = 1 \) используется для характеристики материалов, которые
неспособен поддерживать наведенное намагничивание. В редких случаях очень маленький
намагничивание может быть вызвано в горных породах, которые противостоят приложенному полю, и
снижает плотность магнитного потока. Эти породы характеризуются
магнитные проницаемости \ (\ mu_r <1 \). Частичное выравнивание магнитных дипольных моментов под действием приложенного поля, и результирующие плотности магнитного потока во всех трех случаях представлены в рисунок ниже.

Рис. 27 Частичное выравнивание магнитных дипольных моментов под действием
приложенное магнитное поле для различных случаев. (а) Парамагнитный (\ (\ mu_r> 1 \)).
Намагничивание параллельно приложенному полю и увеличивает плотность
магнитного потока. (б) непроницаемый (\ (\ mu_r = 1 \)).
Не поддерживает наведенное намагничивание. (c) Диамагнитный (\ (\ mu_r <1 \)). Намагничивание слабое и противодействует приложенному магнитному полю, тем самым уменьшая плотность магнитного потока.

Значение для геофизики

Электромагнитные системы с индуктивным источником

В большинстве геологических сред вариации магнитной проницаемости Земли незначительны (\ (\ mu \ sim \ mu_0 \)), а исследования чувствительны только к контрастам в электропроводности Земли.Однако есть множество случаев, когда магнитная проницаемость становится важным диагностическим физическим свойством. Например, некоторые рудоносные породы (магнетит, пирротин) обладают очень высокими магнитными проницаемостями. При использовании электромагнитных систем в частотной (FDEM) и временной (TDEM) области было показано, что большая магнитная проницаемость влияет на измеряемый отклик. Таким образом, отсутствие учета магнитных свойств Земли может привести к неправильной характеристике подземных структур в определенных средах.

Обследование неразорвавшихся боеприпасов

Магнитная проницаемость также является диагностическим физическим свойством для исследований неразорвавшихся боеприпасов (НБ). Невзорвавшийся боеприпас (НРБ) — это боеприпас, который был вооружен, выпущен и остается невзорвавшимся из-за неисправности. Оболочки неразорвавшихся боеприпасов чрезвычайно проницаемы по сравнению с принимающей средой. Этот контраст можно использовать для обнаружения и удаления неразорвавшихся боеприпасов с загрязненных территорий. Магнитные свойства неразорвавшегося боеприпаса также ответственны за получение отчетливых откликов TDEM.

Наземный радар

Магнитная проницаемость действует как вторичное диагностическое физическое свойство в георадарах (GPR). Магнитная проницаемость влияет на отражение, преломление и скорость радиоволновых сигналов при их распространении через Землю.

Магнитная вязкость

Магнитная вязкость относится к дисперсионной магнитной проницаемости, которую демонстрируют латеритные почвы и быстро охлаждаемые базальты. При использовании систем TDEM эти камни производят отклик, который маскирует отклики от неразорвавшихся боеприпасов и глубоко заглубленных проводников.В настоящее время разрабатываются методы моделирования этого явления и его реакции на основе данных, собранных на местах.

Магниты | Безграничная физика

Ферромагнетики и электромагниты

Есть два типа магнитов — ферромагнетики, которые могут поддерживать постоянное магнитное поле, и электромагниты, создаваемые протеканием тока.

Цели обучения

Определите два типа магнитов

Основные выводы

Ключевые моменты

Только некоторые материалы, такие как железо, кобальт, никель и гадолиний, обладают сильными магнитными эффектами.Эти материалы называются ферромагнитными. Ферромагнитные материалы будут сильно реагировать на магниты, а также сами могут намагничиваться.
Области однородных, называемых магнитными доменами, в немагнитном ферромагнитном материале ориентированы случайным образом, но могут выравниваться под действием внешнего магнитного поля. Этот процесс может стать постоянным при нагревании и охлаждении в присутствии магнитного поля.
Ферромагнетик потеряет свой магнетизм, если нагреть его до температуры Кюри.
Электромагниты — это тип магнита, в котором магнитное поле создается за счет протекания тока.
Сильный электромагнит, называемый соленоидом, можно получить, свернув провода в катушку и пропустив через них ток. Магнитное поле всех витков провода проходит через центр катушки, создавая там сильное магнитное поле.

Ключевые термины

магнитный домен : область в магнитном материале, которая имеет однородную намагниченность.Это означает, что отдельные магнитные моменты атомов выровнены друг с другом и указывают в одном направлении.
Температура Кюри : Температура, выше которой материал теряет свой магнетизм.
соленоид : Катушка с проводом, которая действует как магнит, когда через нее протекает электрический ток.

Ферромагнетики и электромагниты

В обиходе часто понимают, что «магнит» относится к постоянному магниту, подобному тому, который может украшать семейный холодильник или выполнять функцию стрелки в компасе путешественника.Такие магниты называют ферромагнетиками. Во втором классе магнитов, известных как электромагниты, магнитное поле создается за счет использования электрического тока. Эти магниты можно найти во всех типах электронных устройств. Ниже мы рассмотрим эти два типа магнитов.

Ферромагнетики

Только некоторые материалы (например, железо, кобальт, никель и гадолиний) проявляют сильные магнитные эффекты. Эти материалы называются ферромагнетиками по латинскому слову ferrum (железо).Группа материалов из сплавов редкоземельных элементов также используется в качестве сильных и постоянных магнитов (часто используется неодим). Другие материалы демонстрируют слабые магнитные эффекты, которые можно обнаружить только с помощью чувствительных инструментов. Ферромагнитные материалы не только сильно реагируют на магниты (как железо притягивается к магнитам), они также могут намагничиваться сами, то есть их можно заставить стать магнитными или превратить в постоянные магниты.

Когда магнит приближается к предварительно немагниченному ферромагнитному материалу, он вызывает локальное намагничивание материала с противоположными полюсами, расположенными ближе всего, как в.Это приводит к притяжению ранее не намагниченного материала к магниту, как показано на схеме. Когда ток создает магнитное поле в микроскопическом масштабе, как показано на рисунке, области внутри материала, называемые магнитными доменами, действуют как маленькие стержневые магниты. Внутри доменов полюса отдельных атомов выровнены, и каждый атом действует как крошечный стержневой магнит. В немагнитном ферромагнитном объекте домены небольшие и ориентированы случайным образом. В ответ на внешнее магнитное поле домены могут вырасти до миллиметрового размера, выстраиваясь, как показано в части (b) второго рисунка.Это индуцированное намагничивание может стать постоянным, если материал нагреть, а затем охладить или просто постучать в присутствии других магнитов.

Ток создает магнитное поле : Ток (I) через провод создает магнитное поле (B). Поле ориентировано по правилу правой руки.

Немагниченный к намагниченному железу : (a) Немагниченный кусок железа (или другой ферромагнитный материал) имеет произвольно ориентированные домены. (б) При намагничивании внешним полем домены демонстрируют большее выравнивание, и некоторые из них растут за счет других.Отдельные атомы выровнены внутри доменов; каждый атом действует как крошечный стержневой магнит.

И наоборот, постоянный магнит можно размагнитить сильными ударами или нагреванием в отсутствие другого магнита. Повышенное тепловое движение при более высокой температуре может нарушить и изменить ориентацию и размер доменов. Для ферромагнитных материалов существует четко определенная температура, называемая температурой Кюри, выше которой они не могут намагничиваться. Температура Кюри для железа намного выше комнатной и составляет 1043 К (770 ° С).Некоторые элементы и сплавы имеют температуру Кюри намного ниже комнатной температуры и являются ферромагнитными только ниже этих температур.

Электромагниты

В электромагните магнитное поле создается потоком электрического тока. Если ток пропадает, магнитное поле отключается. Электромагниты широко используются в качестве компонентов электрических устройств, таких как двигатели, генераторы, реле, громкоговорители, жесткие диски, аппараты МРТ, научные инструменты и оборудование для магнитной сепарации; они также используются в качестве промышленных подъемных электромагнитов для подъема и перемещения тяжелых металлических предметов, таких как железный лом.

Электрический ток, протекающий по проводу, создает вокруг него магнитное поле. Чтобы сконцентрировать магнитное поле, провод наматывают в катушку с множеством витков, лежащих рядом. Магнитное поле от всех витков провода проходит через центр катушки, создавая там сильное магнитное поле. Катушка, образующая форму прямой трубки (спирали), называется соленоидом, как показано на рисунке. Могут быть созданы гораздо более сильные магнитные поля, если внутри катушки поместить «сердечник» из ферромагнитного материала (например, мягкого железа).Из-за высокой магнитной проницаемости μ ферромагнитного материала ферромагнитный сердечник увеличивает магнитное поле в тысячи раз по сравнению с силой поля одной только катушки. Это называется электромагнитом с ферромагнитным сердечником или железным сердечником.

Электромагнит (соленоид) : простой электромагнит, состоящий из катушки изолированного провода, намотанной на железный сердечник. Сила генерируемого магнитного поля пропорциональна величине тока.

Направление магнитного поля через катушку с проволокой может быть похоже на форму правила правой руки.Если пальцы правой руки согнуты вокруг катушки в направлении протекания тока (обычный ток, поток положительного заряда) через обмотки, большой палец будет указывать в направлении поля внутри катушки. Сторона магнита, из которой выходят силовые линии, определяется как северный полюс. Основное преимущество электромагнита перед постоянным магнитом состоит в том, что магнитным полем можно быстро управлять в широком диапазоне, контролируя величину электрического тока; для поддержания поля требуется постоянная подача электроэнергии.

Типы магнитных материалов • Улучшенный источник магнитов

Материалы, которые не сильно притягиваются к магниту, известны как парамагнитные материалы. Например: алюминий, олово, магний и т. Д. Их относительная проницаемость небольшая, но положительная. Например: проницаемость алюминия: 1.00000065. Такие материалы намагничиваются только тогда, когда помещаются в сверхсильное магнитное поле и действуют в направлении магнитного поля.

Парамагнитные материалы имеют отдельные атомные диполи, ориентированные случайным образом, как показано ниже:

Таким образом, результирующая магнитная сила равна нулю.Когда прикладывается сильное внешнее магнитное поле, диполи постоянного магнитного поля ориентируют их параллельно приложенному магнитному полю и создают положительную намагниченность. Поскольку ориентация диполей параллельно приложенному магнитному полю не является полной, намагниченность очень мала.

2. Диамагнитные материалы

Материалы, отталкиваемые магнитом, например цинк. ртуть, свинец, сера, медь, серебро, висмут, дерево и т. д. известны как диамагнитные материалы.Их проницаемость чуть меньше единицы. Например, относительная проницаемость висмута составляет 0,00083, меди — 0,000005, а древесины — 0,9999995. Они слегка намагничиваются, когда помещаются в очень сильное магнитное поле, и действуют в направлении, противоположном направлению приложенного магнитного поля.

В диамагнитных материалах два относительно слабых магнитных поля, вызванные орбитальным вращением и осевым вращением электронов вокруг ядра, имеют противоположные направления и нейтрализуют друг друга.В них отсутствуют постоянные магнитные диполи. Диамагнитные материалы практически не применяются в электротехнике.

3. Ферромагнитные материалы

Материалы, которые сильно притягиваются магнитным полем или магнитом, известны как ферромагнитные материалы, например: железо, сталь, никель, кобальт и т. Д. Проницаемость этих материалов очень очень высока (до нескольких сотен или тысяч).

Противоположные магнитные эффекты орбитального движения электрона и спина электрона не устраняют друг друга в атоме из такого материала.Каждый атом вносит относительно большой вклад в создание внутреннего магнитного поля, так что, когда материал помещается в магнитное поле, его значение увеличивается во много раз по сравнению с значением, которое было в свободном пространстве до материала. был размещен там.

Для целей электротехники достаточно классифицировать материалы как просто ферромагнитные и неферромагнитные. Последние включают материал с относительной проницаемостью, практически равной единице, тогда как первые имеют относительную проницаемость, во много раз превышающую единицу.Парамагнитный и диамагнитный материал попадает в неферромагнитные материалы.

а. Мягкие ферромагнитные материалы

Они имеют высокую относительную проницаемость, низкую коэрцитивную силу, легко намагничиваются и размагничиваются, а также имеют чрезвычайно малый гистерезис. Мягкие ферромагнитные материалы — это железо и различные сплавы с такими материалами, как никель, кобальт, вольфрам и алюминий. простота намагничивания и размагничивания делает их очень подходящими для приложений, связанных с изменением магнитного потока, таких как электромагниты, электродвигатели, генераторы, трансформаторы, индукторы, телефонные приемники, реле и т. д.Они также полезны для магнитного экранирования. Их свойства можно значительно улучшить за счет тщательного изготовления, а также путем нагрева и медленного отжига для достижения высокой степени чистоты кристаллов. Большой магнитный момент при комнатной температуре делает мягкие ферромагнитные материалы чрезвычайно полезными для магнитных цепей, но ферромагнетики являются очень хорошими проводниками и несут потери энергии из-за вихревого тока, возникающего в них. Имеются дополнительные потери энергии из-за того, что намагничивание происходит не плавно, а с небольшими скачками.Эти потери называются остаточными магнитными потерями и зависят исключительно от частоты изменения плотности потока, а не от ее величины.

г. Твердые ферромагнитные материалы

Они имеют относительно низкую проницаемость и очень высокую коэрцитивную силу. Их трудно намагничивать и размагничивать. Типичные твердые ферромагнитные материалы включают кобальтовую сталь и различные ферромагнитные сплавы кобальта, алюминия и никеля. Они сохраняют высокий процент своей намагниченности и имеют относительно высокие гистерезисные потери.Они отлично подходят для использования в качестве постоянного магнита в качестве громкоговорителей, измерительных приборов и т. Д.

4. Ферриты

Ферриты представляют собой особую группу ферромагнитных материалов, занимающих промежуточное положение между ферромагнитными и неферромагнитными материалами. Они состоят из очень мелких частиц ферромагнитного материала, обладающего высокой проницаемостью, и скрепляются связующей смолой. 9 Ом-см.Таким образом, вихревые токи, возникающие из-за переменных полей, сводятся к минимуму, а диапазон применения этих магнитных материалов расширяется до высоких частот, даже до микроволн. Ферриты тщательно производятся путем смешивания порошкообразных оксидов, прессования и спекания при высокой температуре. Высокочастотные трансформаторы в телевизорах и приемниках с частотной модуляцией почти всегда изготавливаются с ферритовыми сердечниками.

г. Твердые ферриты

Это керамические постоянные магниты.Наиболее важное семейство твердых ферритов имеет основной состав MO.Fe2O3, где M — ион бария (Ba) или ион стронция (Sr). Эти материалы имеют гексагональную структуру, невысоки по стоимости и плотности. Жесткие ферриты используются в генераторах, реле и двигателях. Электронные приложения включают магниты для громкоговорителей, звонков и приемников. Они также используются в удерживающих устройствах для дверных доводчиков, уплотнителей, защелок и в нескольких игрушечных конструкциях.

Первоисточник: https: // electronicspani.ru / типы-магнитные-материалы /

Расчет максимальной магнитной проницаемости ферромагнитного тела

1.
ГОСТ 19693-74: Магнитные материалы: термины и определения , 1974.

2.
ГОСТ (ГОСТ ) 8.377-80: Магнитомягкие материалы: методы измерения при определении статических магнитных характеристик , 1986.

3.
Чернышев Е.Т., Чечурина Е.Н., Чернышева Н.Д., Студенцов Н.В., Магнитные измерения, , М .: Изд. Стандартов, 1969.
Google Scholar

4.
Комаров Е.В., Покровский А.Д., Сергеев В.Г., Шихин А.Я. Испытания ферромагнитных материалов , М .: Энергоатомиздат, 1984.
.
Google Scholar

5.
Антонов В.Г., Петров Л.М., Шелкин А.П. Средства измерения магнитных параметров материалов. Л .: Энергоатомиздат, 1986.
.
Google Scholar

6.
Горкунов Е.С., Махов В.Н., Поволоцкая А.М. и др. Магнитная измерительная система для магнитоструктурных исследований. 3. С. 78–84.
Google Scholar

7.
Steingroever, E. and Ross, G., Magnetic Measuring Techniques , Cologne: Germany: Magnet-Physik, 1997.
Google Scholar

8.
Матюк В.Ф. , Осипов А.А. Система измерения магнитных характеристик магнитомягких материалов и деталей УИМХ // Дефектоскопия . 3. С. 12–25.
Google Scholar

9.
Аркадьев В.К., Электромагнитные процессы в металлах, , Москва-Ленинград: ОНТИ, 1934, вып. 1.
Google Scholar

10.
Сандомирский С.Г. Рекомендации по инженерному использованию формул центрального размагничивания полых и неполых цилиндров, стержней и пластин из материала с высокой магнитной проницаемостью: Обзор, Техн. Диаг. Неразруш. Контроль . 2008.3. С. 38–46.
Google Scholar

11.
Матюк В.Ф., Осипов А.А., Стрелюхин А.В. Распределение намагниченности вдоль цилиндрического стержня в постоянном продольном магнитном поле // Электротехника . 8. С. 37–46.
Google Scholar

12.
Матюк В.Ф., Осипов А.А., Стрелюхин А.В. Распределение магнитной индукции вдоль полого круглого стержня в постоянном продольном магнитном поле // Электротехника .11. С. 35–42.
Google Scholar

13.
Матюк В.Ф., Чурило В.Р., Стрелюхин А.В. Численное моделирование поля остаточной намагниченности плоского ферромагнитного диска при импульсном намагничивании // Вестники НАН Беларуси. Сер. Физ.-Техн. НАУК .1999. 4. С. 66–72.
Google Scholar

14.
Гальченко В.Я., Остапенко Д.Л., Воробьев М.А., Математическое моделирование намагничивания ферромагнитных объектов произвольной геометрии в полях заданной пространственной конфигурации, Дефектоскопия , 2008, № 2, с. 9. С. 3–18.
Google Scholar

15.
Меськин В.С., Ферромагнитные сплавы (Ферромагнитные сплавы), Москва-Ленинград: ОНТИ, 1937.
Google Scholar

16.
Сандомирский, С.Г. Расчет остаточной намагниченности стали на основе измерений коэрцитивной силы и максимальной магнитной проницаемости // Контроль. Диагностика. , 2010, № 9. С. 38–41.
Google Scholar

17.
Сандомирский С.Г. Оценка остаточной намагниченности стальных деталей с малым коэффициентом размагничивания по коэрцитивной силе // Электротехника . 12. С. 47–53.
Google Scholar

18.
Янус Р.И., Магнитная дефектоскопия (Магнитная дефектоскопия), Москва-Ленинград: Гостехиздат, 1946.
Google Scholar

19.
Сандомирский С.Г. Чувствительность остаточной намагниченности ферромагнитных компонентов к магнитным характеристикам используемых материалов и геометрическим параметрам // Дефектоскопия . 12. С. 53–59.
Google Scholar

20.
Сандомирский С.Г. Остаточная намагниченность ферромагнитного тела в открытой магнитной системе // Дефектоскопия, , 1997, вып. 8. С. 53–59.
Google Scholar

21.
Bida, G.V. и Ничипурук А.П., Магнитные свойства термообработанных сталей, . Екатеринбург: УрО РАН, 2005.
.
Google Scholar

22.
Мельгуй М.А., Шидловская Е.А., Пиунов В.Д. и др. Магнитный контроль отжига холоднокатаного стального листа 08Ю и 10кп, Неразрушающие методы и средства контроля и их применения в промышленности. Методы неразрушающего контроля и их промышленное применение: Материалы Первой Белорусской конференции, Минск, 1973, С. 91–97.
Google Scholar

23.
Мельгуи М.А., Востриков А.А., Шидловская Е.А. и др. Неразрушающий контроль механических свойств стали для глубокой штамповки // Сталь .1977. 2. С. 167–170.
Google Scholar

24.
Мельгуи М.А., Шидловская Е.А., Оленович Т.В. и др. Мониторинг механических свойств листовой стали без термической обработки // Дефектоскопия . 1980. №2. 5. С. 60–64.
Google Scholar

25.
Мельгуй М.А., Тимошенко Н.Н., Айсин Р.Г., Бондаренко В.А. Неразрушающий магнитный контроль низкоуглеродистого холоднокатаного листа и полосы // Завод. Лаборатория. , 1977, нет. 5. С. 581–583.
Google Scholar

Магнитный датчик с использованием двумерного ферромагнетика Ван-дер-Ваальса

Поскольку в 2017 г. был реализован собственный дальний ферромагнитный порядок с объемными расслоенными монослоями Cr ₂ Ge ₂ Te ₆ и CrI ₃ ^1,2, потенциал двумерных (2D) магнитов Ван-дер-Ваальса взволновал научное сообщество ^{3,4,5,6,7,8,9,10,11}.Хотя эти 2D-магниты продемонстрировали свою полезность в магнитоэлектрических устройствах, их технологическое применение ограничено низкими температурами (<100 K) ^6,7,8,9,10. Напротив, недавние открытия ферромагнетизма при комнатной температуре (RT) в монослоях дихалькогенидов переходных металлов (TMD) VSe ₂ и MnSe ₂, выращенных методом ван-дер-ваальсовой эпитаксии на различных подложках (графит, MoS ₂, GaSe) может работать при температуре окружающей среды ^3,4,10.Из-за природы атомарно тонких материалов их физические свойства чувствительны к внешним воздействиям. В этом отношении было бы очень интересно использовать потенциал 2D-магнитов для приложений магнитного зондирования. В этой статье мы представляем новый тип магнитного датчика, который объединяет однослойную пленку VSe ₂ в катушку на основе микропровода, обогащенного кобальтом.

Датчики с индукционной катушкой получили широкое распространение благодаря простоте их конструкции и хорошо известной передаточной функции. ¹².Установлено, что чувствительность индукционной катушки ограничена количеством витков; чем больше количество витков, тем выше чувствительность. Это быстро становится проблемой для современных приложений, где желательно ограничить размер датчиков. Добавление мягкого ферромангетического сердечника с высокой относительной проницаемостью может значительно повысить чувствительность катушки и, следовательно, обеспечить меньшие размеры датчика ¹³. Аналогичный принцип работы недавно был использован в конструкции датчиков с магнитным микропроводом и LC-резонатором, но вместо немагнитных проводников, таких как медь ¹⁴, используются богатые кобальтом магнитные микропровода.Принцип работы датчика, описанного в этой статье, в корне отличается от принципа работы обычного датчика с индукционной катушкой. Он основан на изменении резонансной частоты, вызванном внешними магнитными полями, а не на простом измерении индукции катушки. Он также отличается от датчика ¹⁴ магнитного микропровода с LC-резонатором, который основан на изменениях импеданса микропровода, вызванных внешними магнитными полями.

Простая модель катушечного датчика — это неидеальная катушка индуктивности, представленная сосредоточенными элементами.{2}}, $$

(1)

где \ (\ omega \) — угловая частота, а \ (j \) — мнимая единица. Резонанс возникает, когда индуктивное реактивное сопротивление \ (({X} _ {L}) \) и емкостное реактивное сопротивление \ (({X} _ {C}) \) равны по величине, но различаются по фазе на 180 градусов. В этот момент через провод проходит очень небольшой ток, полное сопротивление \ ({Z} _ {Coil} \) становится очень большим и достигается саморезонанс ^18,19. {2} {{\ rm {C}}} _ {{\ rm {par}}} / {\ rm {L}})}} {2 \ pi \ sqrt { {{\ rm {LC}}} _ {{\ rm {par}}}}}.$

(2)

Мы ожидаем саморезонансного поведения в микропроволочной катушке, но резонансная частота будет отличаться от резонансной частоты индуктора, так как провод теперь является магнитным материалом. Мы также должны учитывать влияние ферромагнитного сердечника на датчик. Сердечник изменит относительную проницаемость в пространстве внутри катушки, что, в свою очередь, изменит поток через катушку и, следовательно, повлияет на индуктивность. Поскольку проницаемость зависит от поля, внешнее магнитное поле будет изменять проницаемость сердечника и резонансную частоту с ним.Кроме того, мы должны учитывать, что сам провод является магнитным, что приведет к эффективной проницаемости микропровода и сердечника. Тогда индуктивность датчика должна зависеть от этой эффективной проницаемости, \ (L = L ({\ mu} _ {eff}). \) Чувствительность датчика определяется как скорость изменения резонансной частоты относительно внешнее магнитное поле постоянного тока,

$$ Чувствительность = \ frac {d {f} _ {0}} {dH}. $$

(3)

Коэффициент Q также рассчитывается путем измерения ширины полосы, полосы пропускания и резонансной частоты с использованием следующего соотношения:

$$ Q = \ frac {{f} _ {0}} {BW} $$

(4)

В поисках подходящего материала для ферромагнитных материалов | 2014-12-19

Ферромагнитные материалы бывают разных форм и могут использоваться в ВЧ / СВЧ-приложениях разными способами.Эти материалы часто используются для высокочастотных цепей из-за их резонансных свойств в качестве строительных блоков для таких компонентов, как фильтры и генераторы. Ферромагнитные материалы названы так потому, что они обладают магнитными свойствами и могут быть превращены в магниты; это материалы, которые проявляют спонтанный магнетизм и остаются намагниченными при воздействии внешнего магнитного поля, после чего поле снимается. Эти материалы обычно используются с материалами печатных плат (PCB), чтобы добавить индуктивность и резонанс, а также сделать возможным изготовление резонансных цепей на определенных частотах.

Например, большинство инженеров, работающих с высокочастотными приборами и военными системами, знакомы с подложками из иттрий-индий-граната (ЖИГ) — ферромагнитного материала, который долгое время служил строительным блоком для настраиваемых радиочастотных / микроволновых фильтров и генераторов. Частота компонентов, изготовленных из этих материалов, может изменяться в зависимости от приложенного тока, часто в очень широком диапазоне.

Ферромагнитные материалы основаны на магнитных элементах, таких как кобальт, железо и никель, и были разработаны как материалы на керамической основе с высокой магнитной проницаемостью, необходимой для хранения магнитных полей.Эти материалы обладают множеством неспаренных электронов, которые под действием приложенного электромагнитного (ЭМ) поля выравниваются, образуя магнитное поле. Коммерческие ферромагнитные материалы доступны в виде мягких формуемых ферритовых материалов и более твердых материалов, поддающихся механической обработке, таких как материалы на керамической основе, обычно встречающиеся в магнитных микроволновых компонентах, таких как циркуляторы и изоляторы. Обычно небольшой диск из ферромагнитного материала обрабатывается в качестве основного компонента в цепи циркулятора или изолятора, причем этот материал вносит большой вклад в электрические характеристики циркулятора или изоляции, включая изоляцию и вносимые потери.

Эти материалы стали более популярными в последние годы не только для изготовления некоторых из отмеченных высокочастотных компонентов, но и для таких дополнений к печатным платам, как структуры с плоской электромагнитной запрещенной зоной (EBG), которые могут добавить защиту от электромагнитных помех (EMI) для критических сегментов Печатная плата. При таком использовании ферромагнитные материалы чрезвычайно полезны в схемах со смешанными сигналами (аналоговыми и цифровыми) для изоляции линий передачи ВЧ / СВЧ от шума, который может создаваться цифровыми частями схемы.

Ферромагнитные материалы останутся в некоторой степени намагниченными после воздействия внешнего магнитного поля. Фактически, различные типы магнитных материалов будут поддерживать более или менее приложенное магнитное поле. Гистерезис относится к способности материала «запоминать» приложенное магнитное поле, а остаточная способность материала — это величина магнетизма, которая сохраняется при удалении приложенного магнитного поля, что является критическим параметром для изготовления постоянных магнитов.

Ферромагнитные материалы — это один из нескольких типов магнитных материалов, используемых в электронных схемах, при этом другие материалы, такие как диамагнитные и парамагнитные материалы, обладают несколько другими магнитными свойствами. Эти три типа материалов, например, классифицируются по их объемной магнитной восприимчивости, которая является мерой того, какой магнетизм сохранит материал при воздействии магнитного поля. Ферромагнитные материалы обладают положительной восприимчивостью, воспроизводя здоровую часть приложенного магнитного поля, даже если это поле было удалено.Парамагнитные материалы, такие как алюминий и марганец, также обладают положительной восприимчивостью, но сохраняют гораздо меньшее количество магнетизма от приложенного поля и не могут сохранять магнетизм после удаления поля. Диамагнитные материалы, такие как медь и серебро, имеют небольшую отрицательную восприимчивость, сопротивляясь магнетизму от приложенного магнитного поля. Еще одна форма магнитного материала, ферримагнетики, такие как гранат, несколько менее магнитны, чем ферромагнитные материалы

Ферромагнитные материалы, предназначенные для использования из-за их резонансных свойств, часто легируют различными материалами и различными концентрациями легирования для достижения целевой резонансной частоты или частоты ферромагнитного резонанса (ФМР).Пленки ЖИГ, например, легированы разными материалами, включая алюминий, для получения разных характеристик намагничивания. Ферромагнитные пленки можно легировать по-разному, чтобы они реагировали с разными резонансными частотами при воздействии магнитного поля.

Оценка и сравнение различных ферромагнитных материалов — это вопрос понимания некоторых основных свойств этих материалов и того, что эти свойства означают для различных приложений. Например, каждый ферромагнитный материал имеет определенную температуру, известную как температура Кюри, выше которой они больше не проявляют магнитных свойств.В технических паспортах ферромагнитных материалов обычно указывается максимальная температура вместе с рекомендуемым диапазоном рабочих температур. Диапазон рабочих температур обычно значительно ниже температуры Кюри для любого магнитного материала, но температура Кюри может быть важным параметром, с которым следует обращаться при рассмотрении любых этапов обработки материалов для ферромагнитных материалов. Для связывания ферромагнитных материалов с печатными платами и другими материалами может потребоваться высокая температура и давление, а электрические и механические характеристики этих материалов могут зависеть от чрезвычайно высоких температур.Как и многие другие электронные материалы, например, ферромагнитные материалы демонстрируют коэффициент теплового расширения (CTE) с механическими / размерными изменениями, которые происходят в результате температуры и которые могут играть роль в производительности и надежности.

Некоторые из других свойств ферромагнитных материалов, которые можно сравнивать и противопоставлять, включают проницаемость, удельное сопротивление, добротность (Q), магнитные потери и магнитную анизотропию. Например, индуктивность индуктора, образованного определенной ферромагнитной пленкой, зависит не только от конфигурации индуктора, но и от проницаемости материала, при этом предпочтительна более высокая проницаемость.Поскольку эффективная проницаемость ферромагнитного материала будет уменьшаться с увеличением частоты, индуктивность данного индуктора, сформированного на этом материале, также будет уменьшаться с частотой. Использование ферромагнитной пленки или материала с более высоким значением эффективной проницаемости может помочь уменьшить размер катушек индуктивности и трансформаторов для любой применимой частоты.

Ферромагнитные материалы с высоким электрическим сопротивлением или удельным сопротивлением (измеряемым в Ом-см) будут иметь низкие потери на вихревые токи.Эта характеристика делает эти материалы подходящими для катушек индуктивности, трансформаторов и электромагнитных устройств, а также для таких применений, как радиолокационное поглощение и внутрисхемное управление электромагнитными помехами. Насыщение (измеряется в гауссах или теслах) — это точка в ферромагнитном материале, в которой увеличение тока или напряженности магнитного поля больше не приводит к увеличению магнитного потока в материале или индукторе, сформированном из материала. Ферромагнитный материал, который достигает точки насыщения, также будет демонстрировать уменьшение индуктивности материала или индукторов, сформированных из материала, поскольку материал больше не может увеличивать свой уровень магнетизма при любом увеличении магнитного поля или тока.Магнитные материалы обычно можно сравнивать с точки зрения их поведения при насыщении с помощью параметра, известного как плотность потока насыщения, причем более высокие числа указывают на больший потенциал для достижения больших магнитных полей для данного материала. Если ферромагнитный материал приближается к насыщению для конкретного применения, может быть полезно указать магнитный материал с более низкой проницаемостью или запустить выбранный материал / приложение на более низком уровне тока, чтобы избежать насыщения.

Ферромагнитные материалы — большая часть электронных устройств в широком диапазоне частот, от звука до более высоких микроволновых частот.Исследования продолжают продвигать эти материалы, в том числе в лабораториях правительства США, по разработке мультиферроидных композиционных материалов, которые формируются из смеси феррита и других материалов. Эти мультиферроидные материалы обладают преимуществами частотной характеристики, настраиваемой по напряжению, для магнитных цепей и компонентов, что позволяет регулировать частоту FMR мультиферроидного магнитного материала. Для таких компонентов, как настраиваемые антенны, циркуляторы / изоляторы и фильтры, эти материалы обладают огромным потенциалом для повышения производительности и надежности таких систем, как ВЧ / СВЧ-радио и радары.

Магнитные свойства вещества. Магнитная проницаемость.

Классификация магнитных материалов по магнитным свойствам

2.2.5 Магнитное взаимодействие

Выводы.

Литература.

Страница не найдена | Кафедра физики твердого тела ПетрГУ

(Справочник геофизика, 1984)

Основные магнитные характеристики материалов

Физика — 9

магнитная проницаемость | Определение и факты

Магнитная проницаемость — Электромагнитная геофизика

Учредительные отношения

Относительная проницаемость

Значение для геофизики

Магниты | Безграничная физика

Ферромагнетики и электромагниты

Цели обучения

Основные выводы

Ключевые моменты

Ключевые термины

Ферромагнетики и электромагниты

Ферромагнетики

Электромагниты

Типы магнитных материалов • Улучшенный источник магнитов

2. Диамагнитные материалы

3. Ферромагнитные материалы

а. Мягкие ферромагнитные материалы

г. Твердые ферромагнитные материалы

4. Ферриты

г. Твердые ферриты

Расчет максимальной магнитной проницаемости ферромагнитного тела

Магнитный датчик с использованием двумерного ферромагнетика Ван-дер-Ваальса

В поисках подходящего материала для ферромагнитных материалов | 2014-12-19

Добавить комментарий Отменить ответ