Практикум по электричеству и магнетизму - 64 стр.

UptoLike

64
начать уменьшать напряженность внешнего магнитного поля
H
, то
индукция
B
будет также уменьшаться . Однако ее уменьшение будет
происходить не по кривой 1-0, а по кривой 1-2 графика намагничивания . При
H
=0 ферромагнетик не размагничивается полностью - в нем сохраняется
остаточная магнитная индукция
.
ост
B
.
Полное размагничивание (кривая 2-3) наступит лишь в том случае, если к
образцу приложить внешнее магнитное поле
c
HH
=
, т.е. поле
противоположного знака . Эта напряженность магнитного поля называется
коэрцитивным полем . Дальнейшее увеличение магнитного поля
противоположного знака вызовет индукцию -
H
B обратного направления
(кривая 3-4) и соответственно остаточную индукцию -
.
ост
B того же
направления. Затем ферромагнетик можно опять размагнитить (кривая 4-5-6)
и вновь перемагнитить до насыщения (кривая 6-1).
Рассмотренное явление отставания изменения магнитной индукции от
изменения напряженности намагничивающего поля называется магнитным
гистерезисом, а замкнутая кривая 1-2-3-4-5-6-1 - петлей магнитного
гистерезиса .
Площадь, ограниченная петлей магнитного гистерезиса , характеризует
работу , затраченную внешним магнитным полем на однократное
перемагничивание ферромагнетика . Эта работа выделяется в виде теплоты.
Выше отмечалось , что ферромагнетики (в отличие от диа -
парамагнетиков) обладают характерной особенностью - ниже точки Кюри
они разбиваются на самопроизвольно намагниченные до насыщения области
или домены. Линейные размеры ферромагнитных доменов 10
-2
- 10
-3
см . При
достаточно сильном магнитном поле
H
H магнитные моменты отдельных
доменов выстраиваются параллельно внешнему полю и ферромагнетики
быстро намагничиваются до насыщения. При выключении внешнего
магнитного поля тепловое движение не в состоянии полностью разрушить
доменную структуру , т.е. сохраняется остаточная магнитная индукция. Для
размагничивания необходимо приложить магнитное поле, напряженность
которого равна коэрцитивному полю . Этим объясняется магнитный
гистерезис. Размагничиванию способствуют также встряхивание и
температурный нагрев. При температуре , равной точке Кюри (например, для
железа она равна 770
о
С ), тепловое движение оказывается способным
дезориентировать атомы в самих доменах, вследствие чего ферромагнетик
превращается в парамагнетик.
1. Изучение ферромагнетиков статическим методом
Приборы и принадлежности: прибор для измерения магнитной индукции,
амперметр, два реостата, два коммутатора , источник постоянного тока (1,25
В), трансформатор, ключ, добавочные сопротивления, исследуемые
материалы в виде стержней.
                                                 64
н а ча т ь у м ен ь ша т ь н а п ря ж ен н ост ь вн ешн его м а гн ит н ого п оля H , т о
ин д у кция B бу д ет т а кж е у м ен ь ша т ь ся . Од н а ко ее у м ен ь шен ие бу д ет
п роисх од ит ь н е п о кривой 1-0, а п о кривой 1-2 гра ф ика н а м а гн ичива н ия . П ри
 H =0 ф ерром а гн ет ик н е ра зм а гн ичива ет ся п олн ость ю - в н ем сох ра н я ет ся
оста точн а я м а гн ит н а я ин д у кция Bост . .
П олн ое ра зм а гн ичива н ие (крива я 2-3) н а ст у п ит лишь в том слу ча е, если к
обра зцу п рилож ит ь вн ешн ее м а гн ит н ое п оле H = − H c , т .е. п оле
п рот ивоп олож н ого зн а ка . Эт а н а п ря ж ен н ост ь м а гн ит н ого п оля н а зыва ет ся
коэрцит ивн ым           п олем . Д а ль н ейшее у величен ие м а гн ит н ого п оля
п рот ивоп олож н ого зн а ка вызовет ин д у кцию - BH обра т н ого н а п ра влен ия
(крива я 3-4) и соот вет ст вен н о ост а т очн у ю ин д у кцию - Bост . т ого ж е
н а п ра влен ия . За т ем ф ерром а гн ет ик м ож н о оп я т ь ра зм а гн ит ить (крива я 4-5-6)
и вн овь п ерем а гн ит ит ь д о н а сыщ ен ия (крива я 6-1).
          Ра ссм отрен н ое я влен ие от ст а ва н ия изм ен ен ия м а гн ит н ой ин д у кции от
изм ен ен ия н а п ря ж ен н ост и н а м а гн ичива ю щ его п оля н а зыва ет ся м а гн ит н ым
гист ерезисом , а за м кн у т а я крива я 1-2-3-4-5-6-1 - п ет лей м а гн ит н ого
гист ерезиса .
          П лощ а д ь , огра н ичен н а я п ет лей м а гн ит н ого гист ерезиса , х а ра кт еризу ет
ра бот у , за т ра чен н у ю      вн ешн им м а гн ит н ым п олем н а од н окра т н ое
п ерем а гн ичива н ие ф ерром а гн ет ика . Эт а ра бот а выд еля ет ся в вид е т еп лот ы.
          Выше от м еча лось , чт о ф ерром а гн ет ики (в от личие от д иа -
п а ра м а гн ет иков) обла д а ю т х а ра кт ерн ой особен н ост ь ю - н иж е т очки К ю ри
он и ра збива ю т ся н а са м оп роизволь н о н а м а гн ичен н ые д о н а сыщ ен ия обла ст и
или д ом ен ы. Л ин ейн ые ра зм еры ф ерром а гн ит н ых д ом ен ов 10-2 - 10 -3 см . П ри
д ост а точн о силь н ом м а гн ит н ом п оле H H м а гн ит н ые м ом ен т ы от д ель н ых
д ом ен ов выстра ива ю т ся п а ра ллель н о вн ешн ем у п олю и ф ерром а гн ет ики
быстро н а м а гн ичива ю т ся д о н а сыщ ен ия . П ри выклю чен ии вн ешн его
м а гн ит н ого п оля т еп ловое д виж ен ие н е в сост оя н ии п олн ость ю ра зру шит ь
д ом ен н у ю стру кт у ру , т .е. сох ра н я ет ся ост а т очн а я м а гн ит н а я ин д у кция . Д ля
ра зм а гн ичива н ия н еобх од им о п рилож ит ь м а гн ит н ое п оле, н а п ря ж ен н ост ь
которого ра вн а коэрцит ивн ом у п олю . Эт им объ я сн я ет ся м а гн ит н ый
гист ерезис. Ра зм а гн ичива н ию              сп особст ву ю т т а кж е вст ря х ива н ие и
т ем п ера т у рн ый н а грев. П ри т ем п ера т у ре, ра вн ой т очке К ю ри (н а п рим ер, д ля
ж елеза он а ра вн а 770оС ), т еп ловое д виж ен ие ока зыва ет ся сп особн ым
д езориен т ирова т ь а т ом ы в са м их д ом ен а х , вслед ст вие чего ф ерром а гн ет ик
п ревра щ а ет ся в п а ра м а гн ет ик.

          1.       И з
                     у чение ф ерромагнетик ов с татичес к им методом
     П риборы и п рин а д леж н ост и: п риборд ля изм ерен ия м а гн ит н ой ин д у кции,
а м п ерм ет р, д ва реост а т а , д ва ком м у т а тора , ист очн ик п ост оя н н ого тока (1,25
В), т ра н сф орм а т ор, клю ч, д оба вочн ые соп рот ивлен ия , исслед у ем ые
м а т ериа лы в вид е ст ерж н ей.