13. Магнетики

Магнитные материалы,Магнетики— материалы, вступающие во взаимодействие с магнитным полем, выражающееся в его изменении, а также в других физических явлениях — изменение физических размеров, температуры, проводимости, возникновению электрического потенциала и т. д.

К магнитнымматериалам относят вещества, обладающие определенными магнитными свойствами и используемые в современной технологии. Магнитными материалами могут быть различныесплавы,химические соединения, жидкости.

В основном магнитные материалы делят на две большие группы - Магнитотвёрдые материалыиМагнитомягкие материалы. В то же время в связи с успехом в науках изучающихмагнетизми с развитием большой исследовательской работы в области изучения магнитных материалов, появились новые большие группы магнитных материалов:магнитострикционные материалы,магнитооптические материалы,термомагнитные материалы.

Виды магнитных материалов

• Магнитотвёрдые материалы:

• Магнитомягкие материалы:

• Магнитострикционные материалы:

• Магнитооптические материалы:

• Термомагнитные материалы:

Области применения магнитных материалов

Некоторые области применения полимерных магнитов:

1. Акустические системы, реле и бесконтактные датчики

2. Электромашины, магнитные сепараторы, холодильники

3. Магнитные элементы кодовых замков и охранной сигнализации

4. Тахогенераторы, датчики положения, электроизмерительные приборы

5. Медицина (магнитотерапия, магнитные матрасы)

6. Автоматизированное шоссе, где в США предусматривается разместить до полутонны ферритовых магнитопластов на одну милю шоссе для автоматического управления движением автомобиля, оснащенного специальным компьютером и системой слежения

7. Магнитное покрытие для полов офисов и промышленных помещений

8. Магнитная компонента для глушителей автомобилей (в Европе на эти цели уходит 23000 тонн магнитопластов)

9. Периферийные устройства компьютеров, мобильные телефоны, фотоаппараты, кинокамеры

10. Магнитные устройства для обработки воды, углеводородного топлива, масел; магнитные фильтры

11. Магнитные устройства для использования в рекламе, торговле, при оснащении выставок, конференций, спортивных мероприятий и т. д.

12. Неразрушающие методы контроля (Магнитопорошковый контроль)

14. Магнитное поле в веществе

При изучении магнитного поля в веществе различают два типа токов – макротоки и микротоки.

      Макротоками называются токи проводимости и конвекционные токи, связанные с движением заряженных макроскопических тел.

      Микротоками(молекулярными токами) называют токи, обусловленные движением электронов в атомах, молекулах и ионах.

      Магнитное поле в веществе является суперпозицией двух полей: внешнего магнитного поля, создаваемого макротоками и внутреннего, или собственного, магнитного поля, создаваемого микротоками.

      Характеризует магнитное поле в веществе вектор , равный геометрической суммеимагнитных полей:

,

(6.3.1)

      Количественной характеристикой намагниченного состояния вещества служит векторная величина – намагниченность , равная отношению магнитного момента малого объема вещества к величине этого объема:

,

(6.3.2)

где – магнитный моментi-го атома из числаnатомов, в объеме ΔV.

      Для того чтобы связать вектор намагниченности среды с током, рассмотрим равномерно намагниченный параллельно оси цилиндрический стержень длинойhи поперечным сечениемS(рис. 6.3, а). Равномерная намагниченность означает, что плотность атомных циркулирующих токов внутри материалаповсюду постоянна.

                  а                             б                                              в

Рис. 6.3

      Каждый атомный ток в плоскости сечения стержня, перпендикулярной его оси, представляет микроскопический кружок, причем все микротоки текут в одном направлении – против часовой стрелки (рис. 6.3, б). В местах соприкосновения отдельных атомов и молекул (А,В) молекулярные токи противоположно направлены и компенсируют друг друга (рис.6.3,в). Нескомпенсированными остаются лишь токи, текущие вблизи поверхности материала, создавая на поверхности материала некоторый микроток, возбуждающий во внешнем пространстве магнитное поле, равное полю, созданному всеми молекулярными токами.

      Закон полного тока для магнитного поля в вакууме можно обобщить на случай магнитного поля в веществе:

,

(6.3.3)

где  и– алгебраическая сумма макро- и микротоков сквозь поверхность, натянутую на замкнутый контурL.

      Как видно из рисунка 6.4, вклад в дают только те молекулярные токи, которые нанизаны на замкнутый контурL.

Рис. 6.4

      Алгебраическая сумма сил микротоков связана с циркуляцией вектора намагниченности соотношением

,

(6.3.4)

тогда закон полного тока можно записать в виде

,

(6.3.5)

      Вектор

называется напряженностью магнитного поля.

      Таким образом, закон полного токадля магнитного поля в веществе утверждает, чтоциркуляция вектора напряженностимагнитного полявдоль произвольного замкнутого контура L равна алгебраической сумме макротоков сквозь поверхность, натянутую на этот контур:

,

(6.3.6)

      Выражение (6.3.6) – это закон полного тока в интегральной форме. В дифференциальной форме его можно записать:

,

(6.3.7)

      Намагниченность изотропной среды с напряженностью связаны соотношением:

,

(6.3.8)

где – коэффициент пропорциональности, характеризующий магнитные свойства вещества и называемыймагнитной восприимчивостью среды. Он связан с магнитной проницаемостью соотношением.