Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Омский государственный университет путей сообщения

Кафедра «Радиоуправляемые системы»

СВОЙСТВА МАГНИТНО-МЯГКИХ МАТЕРИАЛОВ

Отчет по лабораторной работе № 4 по дисциплине «Материаловедение»

Выполнили:

Студенты гр. 27-г

Будяк Е.А.

Галынская М.С.

Казимирчик Е.

Проверила:

Старший преподаватель

кафедры РТ

Царева Л.А.

Омск 2009

Цель работы – Изучение процессов, протекающих в ферромагнитных материалах в магнитном поле; исследование основных характеристик ферромагнитных материалов по кривой намагничивания.

Краткие сведения из теории

Все ферромагнитные материалы обладают нелинейной зависимостью индукции B от напряженности магнитного поля H, которая объясняется их доменной структурой и имеет форму замкнутой петли (рисунок 5.1). При воздействии внешнего поля на магнитный материал его домены ориентируются в направлении поля, вызывая изменение магнитной индукции. Чем больше напряженность, тем большее количество доменов ориентируется по направлению поля, и следовательно, больше индукция. В тот момент, когда практически все домены сориентируются по полю, наступит магнитное насыщение материала, которое оценивается индукцией насыщения B_max.

Поведение ферромагнитного материала в магнитном поле характеризуется начальной кривой намагничивания 0А (рисунок 5.1). На этой кривой располагаются вершины частных петель гистерезиса, которые получаются при размагничивании материала не с момента его насыщения H_max, а с H < H_max.

Рисунок 1. Кривая намагничивания и предельная петля гистерезиса

По предельной петле гистерезиса можно определять такие параметры магнитного материала, как напряженность магнитного поля и магнитную индукцию.

Напряженность магнитного поля, при которой наступает магнитное насыщение B_max, называется максимальной H_max.

Магнитная индукция B_r, которой обладает материал при размагничивании, когда напряженность магнитного поля равна нулю, называется остаточной.

Обратно направленная напряженность поля H_c, при которой материал полностью размагничивается (B = 0), называется коэрцитивной силой.

В заданной точке кривой намагничивания можно определить абсолютную магнитную проницаемость как отношение магнитной индукции к напряженности магнитного поля, Гн/м:

(5.1)

Для оценки магнитных свойств материалов применяется статическая относительная магнитная проницаемость  (в дальнейшем слово «относительная» опускается), которая определяется как отношение абсолютной магнитной проницаемости к магнитной постоянной:

(5.2)

где Гн/м.

Магнитная проницаемость зависит от напряженности магнитного поля. По графику зависимости , представленному на рисунок 5.2, можно определить начальную _нач и максимальную _max магнитную проницаемость. Чем легче намагничивается материал, тем больше значения _нач и _max.

Рисунок 2. Зависимость магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля

Площадь гистерезисной петли пропорциональна потерям на перемагничивание и вихревые токи. Потери на перемагничивание зависят от магнитной индукции и частоты тока:

(5.3)

где  – коэффициент, зависящий от материала;

В_max – максимальная индукция, достигаемая в данном цикле;

n = 1,6–2 – показатель степени; V – объем ферромагнетика.

Потери на вихревые токи определяются по формуле:

(5.4)

где k – коэффициент, зависящий от удельного электрического сопротивления материала ферромагнитного сердечника и его формы.

При низких частотах потери на вихревые токи незначительны по сравнению с потерями на перемагничивание. С увеличением частоты потери, связанные с возникновением вихревых токов, также возрастают. Для уменьшения потерь на вихревые токи сердечники выполняют не сплошными, а разделенными на отдельные пластины, изолированные друг от друга.

Для работы на более высоких частотах (радиочастотах) ферромагнитные сердечники изготавливаются из порошка, который смешивается с изолирующим материалом и прессуется в виде сердечников необходимой формы. Такие материалы называются магнитодиэлектрическими. Они имеют малые значения магнитной проницаемости. Другим видом высокочастотных материалов, имеющих большую магнитную проницаемость, являются ферриты и оксиферы. По своей структуре они представляют особую феррокерамику. Указанные материалы имеют малые значения потерь на вихревые токи.