Permeabilità magnetica. Proprietà magnetiche delle sostanze

Proprietà magnetiche delle sostanze

Proprio come le proprietà elettriche di una sostanza sono caratterizzate dalla permettività, le proprietà magnetiche di una sostanza sono caratterizzate da permeabilità magnetica.

A causa del fatto che tutte le sostanze in un campo magnetico creano il proprio campo magnetico, il vettore di induzione magnetica in un mezzo omogeneo differisce dal vettore nello stesso punto dello spazio in assenza di un mezzo, cioè nel vuoto.

La relazione è chiamata permeabilità magnetica del mezzo.

Quindi, in un mezzo omogeneo, l'induzione magnetica è uguale a:

Il valore di m per il ferro è molto grande. Questo può essere verificato dall'esperienza. Se un nucleo di ferro viene inserito in una lunga bobina, l'induzione magnetica, secondo la formula (12.1), aumenterà m volte. Di conseguenza, il flusso di induzione magnetica aumenterà della stessa quantità. Quando si apre il circuito che alimenta in corrente continua la bobina magnetizzante, nella seconda, piccola bobina avvolta su quella principale compare una corrente di induzione che viene registrata da un galvanometro (Fig. 12.1).

Se nella bobina viene inserito un nucleo di ferro, la deviazione dell'ago del galvanometro all'apertura del circuito sarà m volte maggiore. Le misurazioni mostrano che il flusso magnetico quando un nucleo di ferro viene introdotto nella bobina può aumentare migliaia di volte. Pertanto, la permeabilità magnetica del ferro è enorme.

Esistono tre classi principali di sostanze con proprietà magnetiche nettamente diverse: ferromagneti, paramagneti e diamagneti.

ferromagneti

Sostanze in cui, come il ferro, m >> 1, sono dette ferromagneti. Oltre al ferro, il cobalto e il nichel, oltre a numerosi elementi di terre rare e molte leghe, sono ferromagneti. La proprietà più importante dei ferromagneti è l'esistenza del magnetismo residuo. Una sostanza ferromagnetica può trovarsi in uno stato magnetizzato senza un campo magnetizzante esterno.

È noto che un oggetto di ferro (ad esempio un'asta) viene attirato in un campo magnetico, ovvero si sposta in un'area in cui l'induzione magnetica è maggiore. Di conseguenza, è attratto da un magnete o un elettromagnete. Ciò accade perché le correnti elementari nel ferro sono orientate in modo tale che la direzione dell'induzione magnetica del loro campo coincida con la direzione dell'induzione del campo magnetizzante. Di conseguenza, l'asta di ferro si trasforma in un magnete, il cui polo più vicino è opposto al polo dell'elettromagnete. I poli opposti dei magneti vengono attratti (Fig. 12.2).

Riso. 12.2

FERMARE! Decidi tu stesso: A1-A3, B1, B3.

Paramagneti

Ci sono sostanze che si comportano come il ferro, cioè vengono attirate in un campo magnetico. Queste sostanze sono chiamate paramagnetico. Questi includono alcuni metalli (alluminio, sodio, potassio, manganese, platino, ecc.), ossigeno e molti altri elementi, nonché varie soluzioni di elettroliti.

Poiché i paramagneti vengono attirati nel campo, le linee di induzione del proprio campo magnetico da loro creato e il campo magnetizzante sono dirette nella stessa direzione, quindi il campo viene amplificato. Pertanto, hanno m > 1. Ma m differisce leggermente dall'unità, solo per un valore dell'ordine di 10 -5 ... 10 -6 . Pertanto, sono necessari potenti campi magnetici per osservare i fenomeni paramagnetici.

Diamagneti

Una classe speciale di sostanze sono diamagneti scoperto da Faraday. Vengono espulsi dal campo magnetico. Se appendi un'asta diamagnetica vicino al polo di un forte elettromagnete, allora si respingerà da esso. Di conseguenza, le linee di induzione del campo da lui create sono dirette opposte alle linee di induzione del campo magnetizzante, cioè il campo è indebolito (Fig. 12.3). Di conseguenza, per i diamagneti m< 1, причем отличается от единицы на вели­чину порядка 10 –6 . Магнитные свойства у диамагнетиков вы­ражены слабее, чем у парамагнетиков.

Magnetico

Tutte le sostanze in un campo magnetico sono magnetizzate (in esse si genera un campo magnetico interno). A seconda dell'entità e della direzione del campo interno, le sostanze sono suddivise in:

1) diamagneti,

2) paramagneti,

3) ferromagneti.

La magnetizzazione di una sostanza è caratterizzata da permeabilità magnetica,

Induzione magnetica nella materia,

Induzione magnetica nel vuoto.

Qualsiasi atomo può essere caratterizzato da un momento magnetico .

La corrente nel circuito, - l'area del circuito, - il vettore della normale alla superficie del circuito.

La microcorrente di un atomo è creata dal movimento di elettroni negativi lungo l'orbita e attorno al proprio asse, nonché dalla rotazione del nucleo positivo attorno al proprio asse.

1. Diamagneti.

Quando non c'è campo esterno, negli atomi diamagneti le correnti di elettrone e di nucleo sono compensate. La microcorrente totale di un atomo e il suo momento magnetico sono uguali a zero.

In un campo magnetico esterno, negli atomi vengono indotte (indotte) correnti elementari diverse da zero. In questo caso, i momenti magnetici degli atomi sono orientati in modo opposto.

Si crea un piccolo campo proprio, diretto in senso opposto a quello esterno, e indebolendolo.

nei diamagneti.

Perché< , то для диамагнетиков 1.

2. Paramagneti

A paramagneti le microcorrenti degli atomi ei loro momenti magnetici non sono uguali a zero.

Senza un campo esterno, queste microcorrenti si trovano in modo casuale.

In un campo magnetico esterno, le microcorrenti degli atomi paramagnetici si orientano lungo il campo, amplificandolo.

In un paramagnete, l'induzione magnetica = + supera leggermente .

Per i paramagneti, 1. Per dia- e paramagneti, puoi contare 1.

Tabella 1. Permeabilità magnetica di para- e diamagneti.

La magnetizzazione dei paramagneti dipende dalla temperatura, perché. il moto termico degli atomi impedisce la disposizione ordinata delle microcorrenti.

La maggior parte delle sostanze in natura sono paramagnetiche.

Il campo magnetico intrinseco nei dia- e paramagneti è insignificante e viene distrutto se la sostanza viene rimossa dal campo esterno (gli atomi tornano al loro stato originale, la sostanza si smagnetizza).

3. Ferromagneti

Permeabilità magnetica ferromagneti raggiunge centinaia di migliaia e dipende dall'ampiezza del campo magnetizzante ( sostanze altamente magnetiche).

Ferromagneti: ferro, acciaio, nichel, cobalto, loro leghe e composti.

Nei ferromagneti ci sono regioni di magnetizzazione spontanea ("domini"), in cui tutte le microcorrenti di atomi sono orientate allo stesso modo. La dimensione del dominio raggiunge 0,1 mm.

In assenza di un campo esterno, i momenti magnetici dei singoli domini sono orientati casualmente e si compensano. Nel campo esterno, quei domini in cui le microcorrenti potenziano il campo esterno aumentano le loro dimensioni a scapito di quelli vicini. Il campo magnetico risultante = + nei ferromagneti è molto più forte che nei para- e diamagneti.

I domini contenenti miliardi di atomi hanno inerzia e non tornano rapidamente al loro stato disordinato originale. Pertanto, se un ferromagnete viene rimosso dal campo esterno, il suo stesso campo viene preservato a lungo.

Il magnete si smagnetizza durante la conservazione a lungo termine (nel tempo, i domini tornano a uno stato caotico).

Un altro metodo di smagnetizzazione è il riscaldamento. Per ogni ferromagnete esiste una temperatura (chiamata “punto di Curie”) alla quale i legami tra gli atomi vengono distrutti nei domini. In questo caso, il ferromagnete si trasforma in un paramagnete e si verifica la smagnetizzazione. Ad esempio, il punto di Curie per il ferro è 770°C.

Materiali magnetici: proprietà e caratteristiche. Caratteristiche di vari tipi di magnetismo. processi di magnetizzazione. Caratteristiche dei materiali fortemente magnetici. perdite di rimagnetizzazione.

Materiali magnetici morbidi: classificazione, proprietà, scopo.

Materiali magnetici duri: classificazione, proprietà, scopo. Materiali magnetici per usi speciali: classificazione, proprietà, scopo.

Letteratura

Tutte le sostanze in natura interagiscono con un campo magnetico esterno, ma ogni sostanza è diversa.

Le proprietà magnetiche delle sostanze dipendono dalle proprietà magnetiche delle particelle elementari, dalla struttura degli atomi e delle molecole, nonché dai loro gruppi, ma la principale influenza determinante è esercitata dagli elettroni e dai loro momenti magnetici.

Tutte le sostanze, in relazione al campo magnetico, al comportamento in esso, sono suddivise nei seguenti gruppi:

Diamagneti- materiali che non hanno momento di dipolo magnetico permanente, con permeabilità magnetica relativa (μ≤1) leggermente inferiore all'unità. La permittività relativa μ dei diamagneti è quasi indipendente dall'intensità del campo magnetico (H) e non dipende dalla temperatura. Questi includono: gas inerti (Ne, Ar, Kr, Xe), idrogeno (H 2); rame (Сu), zinco (Zn), argento (Аg), oro (Au), antimonio (Sb), ecc.

Paramagneti- materiali che hanno momenti di dipolo permanenti, ma sono posizionati casualmente, quindi l'interazione tra loro è molto debole. La permeabilità magnetica relativa dei paramagneti è leggermente superiore all'unità (μ≥1), debolmente dipendente dall'intensità del campo magnetico e dalla temperatura.

I paramagneti includono i seguenti materiali: ossigeno (O 2), alluminio (Al), platino (Pt), metalli alcalini, sali di ferro, nichel, cobalto, ecc.

ferromagneti– materiali con momenti di dipolo magnetici permanenti, struttura del dominio. In ogni dominio, sono paralleli tra loro e ugualmente diretti, quindi l'interazione tra loro è molto forte. La permeabilità magnetica relativa dei ferromagneti è ampia (μ >> 1), per alcune leghe raggiunge 1500000. Dipende dall'intensità del campo magnetico e dalla temperatura.

Questi includono: ferro (Fe), nichel (Ni), cobalto (Co), molte leghe, elementi di terre rare: samario (Sm), gadolinio (Gd), ecc.

Antifermagneti- materiali che hanno momenti magnetici dipolari permanenti antiparalleli tra loro. La loro permeabilità magnetica relativa è leggermente superiore all'unità (μ ≥ 1), molto debolmente dipendente dall'intensità e dalla temperatura del campo magnetico. Questi includono: ossidi di cobalto (CoO), manganese (MnO), fluoruro di nichel (NiF 2), ecc.

Ferrimagneti- materiali che hanno momenti magnetici dipolari permanenti antiparalleli che non si compensano completamente a vicenda. Minore è questa compensazione, maggiori sono le loro proprietà ferromagnetiche. La permeabilità magnetica relativa dei ferrimagneti può essere prossima all'unità (con una compensazione quasi completa dei momenti) e può raggiungere decine di migliaia (con poca compensazione).

I ferriti sono ferrimagneti, possono essere chiamati ossiferri, poiché sono ossidi di metalli bivalenti con Fe 2 O 3. La formula generale della ferrite, dove Me è un metallo bivalente.

La permeabilità magnetica delle ferriti dipende dalla temperatura e dall'intensità del campo magnetico, ma in misura minore rispetto a quella dei ferromagneti.

Le ferriti sono materiali ferromagnetici ceramici a bassa conduttività elettrica, per cui possono essere classificati come semiconduttori elettronici con elevata permeabilità magnetica (μ ≈ 10 4) e alta dielettrica (ε ≈ 10 3).

Dia-, para- e antiferromagneti possono essere combinati in un gruppo di sostanze debolmente magnetiche e ferro- e ferrimagneti in un gruppo di sostanze fortemente magnetiche.

Per le applicazioni tecniche nel campo della radioelettronica, le sostanze altamente magnetiche sono di massimo interesse (Fig. 6.1).

Riso. 6.1. Schema strutturale dei materiali magnetici

Le proprietà magnetiche dei materiali sono determinate da forme interne nascoste di movimento delle cariche elettriche, che sono correnti circolari elementari. La corrente circolare è caratterizzata da un momento magnetico e può essere sostituita da un dipolo magnetico equivalente. I dipoli magnetici sono formati principalmente dalla rotazione di spin degli elettroni, mentre la rotazione orbitale degli elettroni svolge una parte debole in questo processo, così come la rotazione nucleare.

Nella maggior parte dei materiali, i momenti di spin degli elettroni si annullano a vicenda. Pertanto, il ferromagnetismo non si osserva in tutte le sostanze della tavola periodica.

Condizioni richieste affinché un materiale sia ferromagnetico:

1. Esistenza di correnti circolari elementari negli atomi.

2. La presenza di momenti di spin non compensati, elettroni.

3. Il rapporto tra il diametro dell'orbita dell'elettrone (D), che ha un momento di spin non compensato, e la costante del reticolo cristallino della sostanza (a) deve essere

. (6.1)

4. La presenza di una struttura di dominio, ad es. tali regioni cristalline in cui i momenti magnetici dipolo sono orientati parallelamente.

5. La temperatura del materiale (sostanza) deve essere inferiore al punto di Curie, poiché a una temperatura più alta la struttura del dominio scompare, il materiale passa dallo stato ferromagnetico allo stato paramagnetico.

Una proprietà caratteristica dello stato ferromagnetico della materia è la presenza di magnetizzazione spontanea senza l'applicazione di un campo magnetico esterno. Tuttavia, il flusso magnetico di un tale corpo sarà uguale a zero, poiché la direzione dei momenti magnetici dei singoli domini è diversa (una struttura di dominio con un circuito magnetico chiuso).

Il grado di magnetizzazione di una sostanza è caratterizzato dall'entità della magnetizzazione, o intensità di magnetizzazione (J), che è definita come il limite del rapporto tra il momento magnetico risultante Σm, relativo al volume della sostanza (V). , quando il volume tende a zero

. (6.2)

Se collochiamo la sostanza in un campo magnetico esterno con intensità H, il rapporto tra J e H sarà

J = 4 πχH, (6.3)

dove χ (kappa) è chiamato viscosità magnetica.

La permeabilità magnetica relativa μ dipende da χ:

μ = 1 +4 πχ . (6.4)

L'intensità della magnetizzazione può essere determinata conoscendo μ

μ = 1+. (6.5)

In generale, il campo magnetico in un ferromagnete si crea come somma di due componenti: esterno, creato dall'intensità del campo magnetico esterno H, e interno, creato dalla magnetizzazione (J).

Il campo magnetico totale è caratterizzato dall'induzione magnetica B:

B = μ 0 (H + J), (6.6)

dove μ 0 – costante magnetica (permeabilità magnetica del vuoto)

μ 0 = 4 π ∙10 -7 , g/mq. (6.7)

Esprimendo il valore di J in termini di χ e poi μ, otteniamo:

B = μ 0 H(1 + 4 πχ ) oB = μ 0 μH. (6.8)

Valore assoluto della permeabilità magnetica

μ addominali = μ 0 ∙ μ . (6.9)

La formula finale per l'induzione magnetica B

B = μ addominali H. (6.10)

Il processo di magnetizzazione di un materiale ferromagnetico sotto l'influenza di un campo magnetico esterno è il seguente:

la crescita di domini i cui momenti magnetici sono vicini alla direzione del campo esterno e la diminuzione di altri domini;

orientamento dei momenti magnetici di tutti i domini nella direzione del campo esterno.

Il processo di magnetizzazione è caratterizzato per ciascun ferromagnete dalla sua curva di magnetizzazione principale B \u003d f (H).

Anche la permeabilità magnetica μ cambia durante il processo di magnetizzazione.

Questo è mostrato nella figura ... 6.2.

Riso. 6.2. Curve di magnetizzazione (B = f(H)) e permeabilità magnetica (μ = f(H))

La permeabilità magnetica μ ad una forza H prossima allo zero è detta iniziale (sezione 1), e quando il materiale passa a saturazione assumerà un valore massimo (2), con un ulteriore aumento di H la permeabilità magnetica μ diminuisce (sezioni 3 e 4).

Durante la magnetizzazione ciclica di un ferromagnete, le curve di magnetizzazione e smagnetizzazione formano un ciclo di isteresi. Il ciclo di isteresi ottenuto nella condizione di saturazione del materiale è chiamato limitante. Dal ciclo di isteresi, ottenuto, ad esempio, sullo schermo dell'oscilloscopio, è possibile ottenere informazioni abbastanza complete sui principali parametri magnetici del materiale (Fig. 6.3).

Riso. 6.3. Ciclo di isteresi

I parametri principali sono:

1) induzione residua, dopo la rimozione dell'intensità di campo - Br;

2) forza coercitiva Hc - la tensione che deve essere applicata al campione per rimuovere l'induzione residua;

3) massima induzione B max , che si ottiene quando il campione è completamente saturo;

4) perdite di isteresi specifiche per un ciclo di inversione della magnetizzazione, che sono caratterizzate dall'area coperta dall'anello di isteresi.

I restanti parametri magnetici del materiale, nonché le perdite dovute all'inversione della magnetizzazione (isteresi), le correnti parassite, l'energia nello spazio (per un magnete permanente) possono essere calcolati utilizzando le formule sopra riportate e che verranno fornite in seguito.

Perdite in ferromagneticomateriali - questi sono i costi energetici che vanno alla rimagnetizzazione dei ferromagneti, al verificarsi di correnti parassite in un campo magnetico alternato, alla viscosità magnetica del materiale - creano le cosiddette perdite, che possono essere suddivise nelle seguenti tipologie:

a) perdite di isteresi Рg, proporzionali all'area del ciclo di isteresi

Rg = η∙f∙
∙ V, V (6.11)

dove η è il coefficiente di isteresi per un dato materiale;

fè la frequenza del campo, Hz;

A max– induzione massima, T;

Vè il volume del campione, m3;

n≈ 1.6...2 - il valore dell'esponente;

b) perdite di correnti parassite

Rv.t. = ξ∙f 2 ∙B max ∙ V, V (6.12)

dove ξ è un coefficiente dipendente dalla resistenza elettrica specifica del materiale e dalla forma del campione;

c) perdite post effetto Pp.s. secondo la formula

Rps \u003d P - Rg - Pv.t. (6.13)

Le perdite di correnti parassite possono essere ridotte aumentando la resistenza elettrica del ferromagnete. Per fare ciò, il circuito magnetico, ad esempio, per i trasformatori, viene reclutato da sottili piastre ferromagnetiche separate isolate l'una dall'altra.

In pratica, a volte viene utilizzato ferromagneti con circuito magnetico aperto, cioè. avente, ad esempio, un traferro con elevata resistenza magnetica. In un corpo con un traferro, sorgono poli liberi, creando un campo smagnetizzante diretto verso il campo magnetizzante esterno. C'è una diminuzione dell'induzione maggiore, più ampio è il traferro. Ciò si manifesta in macchine elettriche, dispositivi di sollevamento magnetici, ecc.

L'energia nello spazio vuoto (W L), ad esempio un magnete permanente, è espressa dalla formula

, J/m 3 , (6.14)

dove A l e H l sono l'induzione effettiva e l'intensità del campo per una data lunghezza del traferro.

Modificando la tensione applicata al ferromagnete, è possibile ottenere la massima energia in un dato spazio.

Per trovare W max si utilizza un diagramma, sul quale, in base alla curva di smagnetizzazione di un materiale magnetico posto nel secondo quadrante (sezione dell'anello di isteresi), viene tracciata una curva di energia nel gap, data da diversi valori di B (o H). La dipendenza di W L da B L e H L è mostrata in fig. 6.4.

Riso. 6.4. Energia nel traferro di un ferromagnete

Per determinare l'intensità del campo H, alla quale ci sarà un'energia massima nello spazio magnetico, è necessario tracciare una tangente all'energia massima (nel punto A) e tracciare da essa una linea orizzontale fino a quando non si interseca con l'isteresi ciclo nel secondo quadrante. Quindi abbassare la perpendicolare all'intersezione con la coordinata H. Il punto H L 2 determinerà l'intensità del campo magnetico desiderata.

Secondo i principali parametri magnetici, i materiali ferromagnetici possono esserlo classificare nei seguenti gruppi;

Magneticamente morbido - materiali con bassa forza coercitiva Hc (fino a 100 A/m), elevata permeabilità magnetica e basse perdite di isteresi. Sono utilizzati come circuiti magnetici in corrente continua (nuclei di trasformatori, strumenti di misura, induttori, ecc.)

Permateriali magnetici morbidi relazionare:

ferro tecnicamente puro, ferro carbonilico;

acciaio elettrico;

permalloy;

alsifera;

ferriti (rame-manganese);

leghe termomagnetiche (Ni-Cr-Fe), ecc.

2. Magneticamente duro - materiali con una grande forza coercitiva (Hc > 100 A/m) (vedi Fig. 4.5, G).

I materiali magnetici duri vengono utilizzati per realizzare magneti permanenti, che utilizzano l'energia magnetica nel traferro tra i poli del magnete.

Per materiali magnetici duri relazionare:

leghe alni fuse (Al-Ni-Fe);

Alnico (Al-Ni-Co-Fe);

Magnifico;

Acciai legati temprati a martensite, ecc.

Di particolare interesse sono le leghe a base di terre rare (YCo, CeCo, SmCo, ecc.), che hanno un alto valore di H c e w max .

3. Ferriti - materiali che sono ossidi di ferro doppi con ossidi di metalli bivalenti (MeO∙Fe 2 O 3). I ferriti possono essere magneticamente morbidi e magneticamente duri, a seconda della loro struttura cristallina, ad esempio il tipo di spinello - (MgAl 3 O 4), gausmagnet (Mn 3 O 4), granato Ga 3 Al 2 (SiO 4) 3, ecc. La loro resistività elettrica è elevata (da 10 -1 a 10 10 Ohm∙m), quindi le perdite di correnti parassite, specialmente alle alte frequenze, sono piccole.

4. Magnetodielettrico - materiali costituiti da una polvere ferromagnetica con un legante dielettrico. La polvere viene solitamente prelevata sulla base di un materiale magneticamente morbido - ferro carbonilico, alsifer e un materiale con basse perdite dielettriche - polistirene, bachelite, ecc., funge da legante dielettrico.

Domande per l'autoesame:

Classificazione delle sostanze in base alle proprietà magnetiche.

Caratteristiche delle sostanze fortemente magnetiche (domini, anisotropia, curva di magnetizzazione, magnetostrizione, permeabilità magnetica, isteresi, ecc.)

Fattori che influenzano le proprietà magnetiche

Perdite nei materiali magnetici

Classificazione dei materiali altamente magnetici

Materiali magnetici morbidi a bassa frequenza

Materiali magnetici morbidi ad alta frequenza

Materiali magnetici duri

Materiali magnetici per usi speciali

Applicazioni

Materiali conduttori Tabella A.1

Materiali semiconduttori Tabella A.2

Materiali dielettrici Tabella A.3

Materiali magnetici Tabella A.4

Elenco bibliografico

1. Pasynkov, V.V. Materiali di tecnologia elettronica: libro di testo per le università / V.V. Pasynkov, V.S. Sorokin - San Pietroburgo: Lan, 2003. - 367p.

2. Materiali radio e componenti radio: metodo. istruzioni / comp. SONO. Khadykin AM - Omsk: Casa editrice OmSTU, 2007. - 44 p.

3. Materiali radiofonici e componenti radiofonici: dispense / ed. AM Khadykin. - Omsk: Casa editrice OmGTU, 2008. - 91 p.

4. Materiali ed elementi della tecnologia elettronica: metodo. istruzioni / comp. AM Khadykin. - Omsk: Casa editrice di OmGTU, 2005.-34s.

5. Klikushin Yu.N. Scienza dei materiali nella strumentazione. Materiali elettrotecnici: Proc. manuale per le università / Yu. N. Klikushin, A. I. Cheredov, I. L. Zakharov; OmSTU. - Omsk: Casa editrice di OmGTU, 2005. - 79 p.

6. Sorokin V. S. Materiali ed elementi della tecnologia elettronica. In 2 volumi: un libro di testo per studenti universitari che studiano nella direzione della formazione di scapoli, master e specialisti 210100 "Elettronica e microelettronica" / V. S. Sorokin, B. L. Antipov, N. P. Lazareva. V.1: Conduttori, semiconduttori, dielettrici. - M.: Centro editoriale "Accademia", 2006. - 448 p.

7. Sorokin V. S. Materiali ed elementi della tecnologia elettronica. In 2 volumi: un libro di testo per studenti universitari che studiano nella direzione della formazione e delle specialità "Elettronica e Microelettronica" / V. S. Sorokin, B. L. Antipov, N. P. Lazareva. T.2. - M.: Centro editoriale "Accademia", 2006. - 384 p.

8. Aliev I.I. Materiali e prodotti elettrotecnici. Directory. - M.: IP RadioSoft, 2007. - 352 pag.

9. AI Sidorov, N.V. Nikonorov "Materiali e tecnologie dell'integrato

ottica". Libro di testo, corso di lezioni. San Pietroburgo: Università statale di San Pietroburgo ITMO, 2009 - 107

10. Bondarenko I.B., Gatchin Yu.A., Ivanova N.Yu., Shilkin DA. Connettori e dispositivi di commutazione. Esercitazione. San Pietroburgo: SPbGU ITMO, 2007. 151 p.

11. Roshchin VM Tecnologia dei materiali per micro, opto e nanoelettronica: libro di testo. Cap 2 / V.M. Roshchin, MV silibina. – M.: BINOMO. Laboratorio della conoscenza, 2010. - 180 p.

12. Sadchenkov DA Marcatura di componenti radio nazionali ed esteri. Manuale di riferimento. Volume 1. - M.: SOLON-R, 2002. - 208 p.

13. Petrov K.S. Materiali radio, componenti radio ed elettronica. Libro di testo per le università. - San Pietroburgo.: Pietro, 2006 - 522 p.

14. Ulynina I.Yu. La struttura dei materiali: libro di testo. indennità / I. Yu. Ulynina, T. Yu. Skakova. - M.: MGIU, 2006. - 55 p.

15. Ulynina I.Yu. Scienza dei materiali in diagrammi-quaderni: libro di testo. indennità / I. Yu. Ulynina. - M. : Casa editrice MGIU, 2006. - 139 p.

16. Mishin D.D. materiali magnetici. - M.: Vyssh.shk., 1991. - 384 pag.

17. Kharlamova TE Scienza dei materiali elettrici. Materiali elettrotecnici: Proc. Beneficio. - San Pietroburgo: SZPI, 1998. - 82 pag.

18. Shkaruba MV, Tikhonov SA Materiali ed elementi di tecnologia elettronica: libro di testo. - Omsk: Casa editrice Omgtu, 2006. - 120 p.

19. Componenti e tecnologie: Mensile. tutto russo journal - M.: Rivista editoriale. Finestreet Editoria - Pubblicato mensilmente.

20. Internet: www.wieland– elettrico.com

21. Internet: www.platan.ru

22. Internet: www.promelec.ru

23. Internet: www.chipdip.ru

chiamata permeabilità magnetica . Magnetico assolutopermeabilità l'ambiente è il rapporto tra B e H. Secondo il Sistema internazionale di unità, è misurato in unità chiamate 1 henry per metro.

Il suo valore numerico è espresso dal rapporto tra il suo valore e il valore della permeabilità magnetica del vuoto ed è indicato con µ. Questo valore viene chiamato magnetico relativopermeabilità(o semplicemente permeabilità magnetica) del mezzo. Come grandezza relativa, non ha unità di misura.

Pertanto, la permeabilità magnetica relativa µ è un valore che mostra quante volte l'induzione del campo di un dato mezzo è minore (o maggiore) dell'induzione del campo magnetico del vuoto.

Quando una sostanza viene esposta a un campo magnetico esterno, si magnetizza. Come succede? Secondo l'ipotesi di Ampere, in ogni sostanza circolano costantemente correnti elettriche microscopiche, causate dal movimento degli elettroni nelle loro orbite e dalla loro presenza.In condizioni normali, questo movimento è disordinato, ed i campi si "spengono" (si compensano) a vicenda . Quando un corpo è posto in un campo esterno, le correnti sono ordinate e il corpo si magnetizza (cioè ha un proprio campo).

La permeabilità magnetica di tutte le sostanze è diversa. In base alle sue dimensioni, le sostanze sono soggette a divisione in tre grandi gruppi.

In diamagneti il valore della permeabilità magnetica µ è leggermente inferiore all'unità. Ad esempio, il bismuto ha µ = 0,9998. I diamagneti includono zinco, piombo, quarzo, rame, vetro, idrogeno, benzene e acqua.

Permeabilità magnetica paramagneti leggermente superiore all'unità (per l'alluminio, µ = 1.000023). Esempi di paramagneti sono nichel, ossigeno, tungsteno, ebanite, platino, azoto, aria.

Infine, il terzo gruppo comprende un certo numero di sostanze (principalmente metalli e leghe), la cui permeabilità magnetica supera significativamente (di diversi ordini di grandezza) l'unità. Queste sostanze lo sono ferromagneti. Questi includono principalmente nichel, ferro, cobalto e loro leghe. Per acciaio µ = 8∙10^3, per lega nichel-ferro µ=2.5∙10^5. I ferromagneti hanno proprietà che li distinguono dalle altre sostanze. In primo luogo, hanno un magnetismo residuo. In secondo luogo, la loro permeabilità magnetica dipende dall'entità dell'induzione del campo esterno. In terzo luogo, per ciascuno di essi esiste una certa soglia di temperatura, chiamata Punto Curie, a cui perde le sue proprietà ferromagnetiche e diventa un paramagnete. Per il nichel il punto di Curie è 360°C, per il ferro è 770°C.

Le proprietà dei ferromagneti sono determinate non solo dalla permeabilità magnetica, ma anche dal valore di I, chiamato magnetizzazione di questa sostanza. Questa è una complessa funzione non lineare dell'induzione magnetica, la crescita della magnetizzazione è descritta da una linea chiamata curva di magnetizzazione. In questo caso, raggiunto un certo punto, la magnetizzazione praticamente smette di crescere (arriva saturazione magnetica). Viene chiamato il ritardo del valore della magnetizzazione di un ferromagnete dal valore crescente dell'induzione del campo esterno isteresi magnetica. In questo caso, le caratteristiche magnetiche di un ferromagnete dipendono non solo dal suo stato attuale, ma anche dalla sua precedente magnetizzazione. Viene chiamata la rappresentazione grafica della curva di questa dipendenza ciclo di isteresi.

Per le loro proprietà, i ferromagneti sono ampiamente utilizzati in ingegneria. Sono utilizzati nei rotori di generatori e motori elettrici, nella fabbricazione di nuclei di trasformatori e nella produzione di parti per computer elettronici. i ferromagneti sono utilizzati in registratori a nastro, telefoni, nastri magnetici e altri supporti.

Ci sono correnti circolari microscopiche ( correnti molecolari). Questa idea in seguito, dopo la scoperta dell'elettrone e della struttura dell'atomo, è stata confermata: queste correnti sono create dal movimento degli elettroni attorno al nucleo e, poiché sono orientate allo stesso modo, formano complessivamente un campo interno e intorno al magnete.

Sull'immagine un i piani in cui sono poste le correnti elettriche elementari sono orientati in modo casuale a causa del movimento termico caotico degli atomi e la sostanza non mostra proprietà magnetiche. In uno stato magnetizzato (sotto l'azione, ad esempio, di un campo magnetico esterno) (fig b) questi piani sono orientati allo stesso modo e le loro azioni sono riassunte.

Permeabilità magnetica.

La reazione del mezzo all'azione di un campo magnetico esterno con induzione B0 (campo nel vuoto) è determinata dalla suscettibilità magnetica μ :

dove Aè l'induzione di un campo magnetico nella materia. La permeabilità magnetica è simile alla costante dielettrica ɛ .

In base alle loro proprietà magnetiche, le sostanze sono suddivise in diamagneti, paramagneti e ferromantici. Per i diamagneti, il coefficiente μ , che caratterizza le proprietà magnetiche del mezzo, è inferiore all'unità (ad esempio, per il bismuto μ = 0,999824); nei paramagneti μ > 1 (per platino μ - 1.00036); nei ferromagneti μ ≫ 1 (ferro, nichel, cobalto).

I diamagneti respingono un magnete, mentre i paramagneti ne sono attratti. Per queste caratteristiche, possono essere distinti l'uno dall'altro. Per molte sostanze, la permeabilità magnetica quasi non differisce dall'unità, ma per i ferromagneti la supera di gran lunga, raggiungendo diverse decine di migliaia di unità.

Ferromagneti.

I ferromagneti mostrano le proprietà magnetiche più forti. I campi magnetici creati dai ferromagneti sono molto più forti del campo magnetizzante esterno. È vero, i campi magnetici dei ferromagneti non vengono creati a causa della circolazione di elettroni attorno ai nuclei - momento magnetico orbitale, e a causa della rotazione dell'elettrone - il suo momento magnetico, chiamato Indietro.

Temperatura di Curie ( TInsieme a) è la temperatura al di sopra della quale i materiali ferromagnetici perdono le loro proprietà magnetiche. Per ogni ferromagnete, ha il suo. Ad esempio, per il ferro Ts= 753 °С, per il nichel Ts= 365 °С, per il cobalto Ts= 1000°C. Ci sono leghe ferromagnetiche in cui Ts < 100 °С.

I primi studi dettagliati sulle proprietà magnetiche dei ferromagneti furono condotti dall'eccezionale fisico russo A. G. Stoletov (1839-1896).

I ferromagneti sono ampiamente utilizzati: come magneti permanenti (in strumenti di misura elettrici, altoparlanti, telefoni e così via), nuclei di acciaio in trasformatori, generatori, motori elettrici (per aumentare il campo magnetico e risparmiare elettricità). Su nastri magnetici, che sono fatti di ferromagneti, viene eseguita la registrazione di suoni e immagini per registratori e videoregistratori. Le informazioni vengono registrate su sottili pellicole magnetiche per dispositivi di archiviazione nei computer elettronici.