Рекордсмены магнитных материалов

Изменения состава, структуры и дефектности материалов приводят к очень большим вариациям магнитных свойств. В табл. 1.3. приведены рекордные к настоящему времени значения магнитных свойств материалов.

Намагничивание магнетиков конечных размеров

Коэффициент размагничивания. Ранее уже упоминались понятия размагничивающего поля и коэффициента размагничивания. Ввиду важности вопроса рассмотрим его подробнее.

На границе магнетика конечных размеров меняется намагниченность, например на границе с воздухом намагниченность меняется от значения (в ферромагнетике) до нуля (в воздухе). Если вектор намагниченности параллелен границе, то магнитный поток (как указывалось, магнитный поток через площадку пропорционален произведению нормальной к поверхности площадки составляющей магнитной индукции на площадь площадки ) не выходит за пределы магнетика. Если намагниченность перпендикулярна границе, то на границе будут иметься полюса (величиной , где - площадь границы), являющиеся источником поля в воздухе. Но если есть полюс, то поле от него направлено во все стороны, в том числе и внутрь магнетика, так что внутри магнетика

, (1.107)

где - поле внутри магнетика; - внешнее поле (поле, создаваемое источником, например, соленоидом); - поле, обусловленное полюсами на границах образца (размагничивающее поле).

Очевидно, что величина полюсов на нормальных к намагниченности границах магнетика будет тем больше, чем больше намагниченность и, следовательно:

, (1.108)

где - коэффициент размагничивания (иногда называемый размагничивающим фактором), зависящий при однородном намагничивании только от формы магнетика. Однородно намагничиваются только эллипсоиды, для которых величина может быть точно определена. В большинстве же случаев тело намагничивается неоднородно, и будут в разных точках различны, поэтому пользуются некоторыми усреднёнными значениями . Для проволоки диаметром , длиной , намагничиваемой в направлении , значения приведены в табл. 1.4.

Таблица 1.4

/
		0,27	0,14	0,04	0,017	0,006	0,0013	13.10-6

Детальные расчёты размагничивающих коэффициентов однородных тел, ограниченных поверхностями второго порядка, то есть эллипсоидов, провёл И. Осборн. Формулы для коэффициентов , , (соответствующих намагничиванию эллипсоида вдоль осей , , )имеют достаточно сложный характер, но всегда выполняется

. (1.109)

Таким образом, для некоторых случаев величину можно определить очень просто. Очевидно, что для шара . Для бесконечно длинного цилиндра круглого сечения при его поперечном намагничивании .

Условимся, что . Пусть теперь и (т.е. очень тонкий вытянутый сфероид, почти проволока), тогда коэффициенты размагничивания можно рассчитать по формулам:

, (1.110)

. (1.111)

Значения рассчитанные по (1.110) и приведённые в табл. 1.4 совпадают, начиная примерно с (в соответствии с условием ).

Для эллиптического цилиндра , , следовательно

; (1.112)

для другой оси

. (1.113)

Для этого случая так же, как и в (1.111), если , то (очень длинная проволока, намагничиваемая поперёк).

Приведём пример простого расчёта коэффициента . Рассмотрим (рис. 1.39) прямоугольный параллелепипед (полосу), намагничиваемый полем перпендикулярно грани сечения наибольшего размера. Если величина заряда на единицу длины грани есть , то напряжённость поля, создаваемого одной гранью на расстоянии ( , где - толщина полосы),

.

Поскольку плотность поверхностных зарядов , то .

Рис. 1.39. Пластина в поперечном магнитном поле

Для центрального сечения полосы шириной расстояние от края , а

полное поле создаётся двумя гранями и равно:

.

Поскольку , то

. (1.114)

Таким образом, коэффициент размагничивания определен.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: