Главная > Физика > Физика для средних специальных учебных заведений
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

§ 22.16. Намагничивание ферромагнетиков. Электромагнит.

При намагничивании парамагнетиков и диамагнетиков магнитная

индукция изменяется прямо пропорционально напряженности поля. На рис. 22.25 показана зависимость магнитной индукции парамагнетиков и диамагнетиков от напряженности магнитного поля; отклонения графиков от прямой для вакуума для наглядности сильно преувеличены.

Намагничивание ферромагнетика происходит иначе (рис. 22.26). Сначала при увеличении напряженности индукция очень быстро возрастает, а затем ее рост замедляется, и при достаточно большом Я индукция В почти не изменяется при увеличении Я. Если опыт производится с ферромагнетиком, который раньше не намагничивался, то процесс намагничивания идет по кривой О А, которую называют кривой первоначального намагничивания. Из графика видно, что при малых невелико, потом быстро возрастает, а затем начинает уменьшаться. Следовательно, магнитная проницаемость ферромагнетиков непостоянна и изменяется в зависимости от .

Показанный на графике ход кривой объясняется следующим образом. До тех пор, пока идет намагничивание доменов по направлению внешнего поля, индукция быстро растет. Когда ферромагнетик намагнитится до насыщения, дальнейший рост индукции В будет происходить уже только за счет увеличения .

Рис. 22.25.

Рис. 22.26.

Если затем постепенно уменьшать напряженность, то размагничивание будет идти по кривой и при ферромагнетик остается намагниченным, так как значение индукции внутри него при этом соответствует отрезку Таким образом, значение индукции В в ферромагнетике зависит не только от Я, но и от того, как был намагничен ферромагнетик раньше.

На рис. 22.26 видно, что при размагничивании индукция спадает медленнее, чем нарастала при намагничивании ферромагнетика. Это явление называется магнитным гистерезисом (запаздыванием). При периодическом перемагничивании ферромагнетика переменным магнитным полем кривая индукции образует замкнутую кривую, которую называют петлей гистерезиса (рис. 22.27). Оказывается, что площадь петли гистерезиса пропорциональна энергии, затраченной на процесс перемагничивания ферромагнетика. Эта энергия превращается во внутреннюю энергию ферромагнетика. Следовательно при

периодическом перемагничивании ферромагнетик должен нагреваться. Ферромагнетик с большой площадью петли гистерезиса называют жестким (рис. 22.27, а), а с маленькой площадью — мягким (рис. 22.27, б). Постоянные магниты изготавливают из жестких ферромагнетиков. Сравнительно недавно были получены материалы, обладающие очень маленькой площадью петли гистерезиса, которые назвали ферритами. Их применение позволяет уменьшать потери энергии на перемагничивание.

Рис. 22.27.

Опыт показал, что магнитные свойства ферромагнетиков зависят от температуры. При нагревании магнитная проницаемость ферромагнетиков уменьшается, и при достаточно большой температуре в них происходит распад доменов. При этом ферромагнетик превращается в парамагнетик. Температуру, при которой происходит такое превращение, называют точкой Кюри (у железа точка Кюри равна 770°С, а у никеля 360°С). Если это вещество охладить, то оно снова превращается в ферромагнетик.

«Втягивание» линий индукции в ферромагнешк используется для магнитной защиты. Если сделать футляр и ферромагнетика, то линии индукции внешнего поля будут проходить по стенкам футляра, а поле внутри него исчезнет (рис. 22.28). Таким способом предохраняют чувствительные приборы от влияния на их работу внешних магнитных полей, в частности поля Землн.

Усиление магнитного поля ферромагнетиками, широко используется в технике. Так, например, усиление магнитного поля соленоида с помощью ферромагнетика используется для устройства электромагнита. Стержень, который вставляют в соленоид, называвают сердечником. Соленоид с сердечником из мягкой стали называют электромагнитом, а провод, из которого сделан соленоид, — обмоткой электромагнита. Часто электромагниту придают подковообразную форму. Схема такого электромагнита показана на рис. 22.29.

Электромагнит замечателен тем, что его можно намагничивать и размагничивать, включая и выключая ток в его обмотке. Именно эта особенность электромагнита определяет его широкое

использование в различных автоматических устройствах, например в электромагнитном реле. Электромагниты используют в подъемных кранах, в телефоне, телеграфе, в электродвигателях, в генераторах, в измерительных приборах и т. д.

Рис. 22.28.

Рис. 22.29.

Одно из важных свойств ферромагнетиков заключается в том, что они изменяют свой объем в процессе перемагннчивания. Это свойство ферромагнетиков называют магнитострикцией. Его используют для получения ультраззуковых колебаний (§ 25.8). Для этого вставляют в катушку сердечник с выступающим концом и питают катушку переменным током высокой частоты.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление