Магнитные свойства различных веществ

Если в магнитном поле поместить какое-либо тело, то поле будет изменяться. В одних телах магнитный поток усиливается; это - парамагнитные вещества. Другие вещества, наоборот, магнитный поток ослабляют. Это диамагнитные вещества.

Величина, показывающая во сколько раз изменяется магнитный поток в данном веществе по сравнению с магнитным потоком в воздухе, называется магнитной проницаемостью и обозначается - µ (мю).

Для парамагнитных веществµ > 1.

Для диамагнитных веществ µ < 1.

Среди парамагнитных веществ особое место занимают ферромагнитные вещества, у которых µ значительно больше 1 (µ>>1).

Значительное увеличение магнитного потока в ферромагнитных телах объясняется тем, что такие тела под действием внешнего магнитного поля намагничиваются и создают собственное магнитное поле. Оно складывается с внешним полем и результирующее поле усиливается.

Процесс намагничивания ферромагнитного вещества отражает кривая намагничивания. Она показывает зависимость магнитного потока Φ или магнитной индукции B от напряженности поля H.

Рис. 4.5. Кривая намагничивания

При достаточно сильном магнитном поле тело намагничивается и наступает магнитное насыщение.

Кривая намагничивания

Если тело вначале не было намагничено, то при возрастании напряженности H магнитный поток изменяется по кривой 0A. В точке A наступает магнитное насыщение. При уменьшении H магнитный поток уже будет изменяться по кривой АБ.

Рис. 4.6. Петля Гистерезиса

При H =0 сохраняется некоторый остаточный поток Φ₀ (отрезок 0Б). Чтобы полностью размагнитить тело (Φ=0), нужно изменить на противоположное направление напряженности магнитного поля. Тогда при некотором отрицательном значении "H_c" магнитный поток Φ=0. Величину "H_c" (отрезок 0B) называют коэрцитивной силой.

Если продолжить намагничивать тело, то в точке Г произойдет насыщение, а при уменьшение "H" опять наблюдается гистерезис. Гистерезис - это, когда изменение магнитного потока отстает от изменения напряженности.

При H=0 снова наблюдается остаточный магнетизм (отрезок 0Д) и для его ликвидации необходимо приложить "H", равную отрезку 0E.

Таким образом, перемагничивание ферромагнитного материала происходит по кривой, которую называют петлей Гистерезиса.

Напряженность магнитного поля

Для характеристики силы магнитного поля применяют понятие напряженности магнитного поля "H", которая пропорциональна магнитной индукции.

H = B / µ_а, или B = H · µ_а, где µ_а - абсолютная магнитная проницаемость, характеризует магнитные свойства среды, в которой создано магнитное поле.

Напряженность поля катушки определяется выражением:

H = I · W / ℓ, A / м , где

I - ток, A

W - число витков

ℓ - длина окружности катушки, м

Магнитная цепь

Магнитной цепью называют устройство, через которое замыкается магнитный поток.

Для того, чтобы сосредоточить магнитный поток в определенной части прибора, широко применяются магнитопроводы из ферромагнитных материалов, через которые замыкается магнитный поток электромагнитов.

Рис. 4.7. Магнитопровод

Магнитный поток в электромагните тем сильнее, чем больше ток и число витков в нем, а также зависит от конструкции магнитопровода.

Для увеличения магнитного потока необходимо, чтобы по возможности он проходил не по воздуху, а по ферромагнитному веществу.

Величина магнитного потока Φ, создаваемого током, протекающим по катушке, равна:

Φ = I · W / R_маг; где

F =I · W - намагничивающая сила, H

R_маг - сопротивление магнитной цепи, Ом

Намагничивающая сила "F" является причиной возникновения магнитного потока "Φ".

Магнитное сопротивление играет в магнитной цепи роль, аналогичную электрическому сопротивлению цепи..

С увеличением R_маг. - магнитный поток уменьшается.

Постоянные магниты и электромагниты имеют широкое применение.

Работа электромагнитных реле основана на замыкании и размыкании электрических цепей при возникновении и исчезновении магнитного поля.

Рассмотрим на примере принцип устройства и схема включения электромагнитного реле:

Рис. 4.8. Принцип устройства электромагнитного реле

Управляемая цепь присоединена к якорю "Я" и к контакту "К", а обмотка электромагнита ЭМ включена в управляющую цепь, имеющую источник тока и выключатель.

Если включить выключатель, то созданная ампер-витками катушки намагничивающая сила притянет якорь реле к сердечнику и управляемая цепь замкнется.

При отключении выключателя магнитный поток уменьшается и якорь под воздействием отключающей пружины отходит от сердечника и контактом "К" размыкает управляемую цепь.

Электромагниты и постоянные магниты также широко применяются в электрических машинах, трансформаторах, электроизмерительных приборах и в других устройствах.