Numerosos experimentos indicam que todas as substâncias colocadas em um campo magnético são magnetizadas e criam seu próprio campo magnético, cuja ação se soma à ação de um campo magnético externo:
$$\boldsymbol(\vec(B)=(\vec(B))_(0)+(\vec(B))_(1))$$
onde $\boldsymbol(\vec(B))$ é a indução do campo magnético na substância; $\boldsymbol((\vec(B))_(0))$ - indução de campo magnético no vácuo, $\boldsymbol((\vec(B))_(1))$ - indução de campo magnético devido à magnetização da matéria . Nesse caso, a substância pode fortalecer ou enfraquecer o campo magnético. O efeito de uma substância em um campo magnético externo é caracterizado pela quantidade μ , que é chamado a permeabilidade magnética de uma substância
$$ \boldsymbol(\mu =\frac(B)((B)_(0)))$$
Todas as substâncias são feitas de moléculas, as moléculas são feitas de átomos. As camadas eletrônicas dos átomos podem ser condicionalmente consideradas como consistindo de correntes elétricas circulares formadas por elétrons em movimento. As correntes elétricas circulares nos átomos devem criar seus próprios campos magnéticos. As correntes elétricas devem ser afetadas por um campo magnético externo, pelo que se pode esperar um aumento no campo magnético quando os campos magnéticos atômicos são codirecionais com o externo campo magnético, ou seu enfraquecimento com sua direção oposta.
Hipótese sobre a existência de campos magnéticos nos átomos e a possibilidade de alterar o campo magnético da substância é totalmente compatível com a realidade. Tudo substâncias pela ação de um campo magnético externo sobre elas podem ser divididos em três grupos principais: diamagnets, paramagnets e ferromagnets.
diamagnetos são substâncias nas quais o campo magnético externo é enfraquecido. Isso significa que os campos magnéticos dos átomos de tais substâncias em um campo magnético externo são direcionados opostamente ao campo magnético externo (µ< 1). Изменение магнитного поля даже в самых сильных диамагнетиках составляет лишь сотые доли процента. Например, висмут обладает permeabilidade magnética µ = 0,999826.
Para entender a natureza do diamagnetismo Considere o movimento de um elétron que voa a uma velocidade v em um campo magnético uniforme perpendicular ao vetor NO campo magnético.
Sob a influência forças de Lorentz o elétron se moverá em um círculo, a direção de sua rotação é determinada pela direção do vetor de força de Lorentz. A corrente circular resultante cria seu próprio campo magnético NO"
. Este é um campo magnético NO"
direção oposta ao campo magnético NO. Portanto, qualquer substância contendo partículas carregadas em movimento livre deve ter propriedades diamagnéticas.
Embora os elétrons nos átomos da matéria não sejam livres, a mudança em seu movimento dentro dos átomos sob a ação de um campo magnético externo acaba sendo equivalente ao movimento circular dos elétrons livres. Portanto, qualquer substância em um campo magnético tem necessariamente propriedades diamagnéticas.
No entanto, os efeitos diamagnéticos são muito fracos e são encontrados apenas em substâncias cujos átomos ou moléculas não possuem seu próprio campo magnético. Exemplos de diamagnetos são chumbo, zinco, bismuto (μ = 0,9998).
Henri Ampère (1820) foi o primeiro a explicar as razões pelas quais os corpos têm propriedades magnéticas. De acordo com sua hipótese, correntes elétricas elementares circulam dentro de moléculas e átomos, que determinam as propriedades magnéticas de qualquer substância.
Considere as causas do magnetismo atômico com mais detalhes:
Vamos pegar alguns sólido. Sua magnetização está relacionada às propriedades magnéticas das partículas (moléculas e átomos) que a compõem. Considere quais circuitos com corrente são possíveis no nível micro. O magnetismo dos átomos se deve a duas razões principais:
1) o movimento de elétrons ao redor do núcleo em órbitas fechadas ( momento magnético orbital) (Figura 1);
Arroz. 2
2) própria rotação (spin) dos elétrons ( girar momento magnético) (Figura 2).
Para os curiosos. O momento magnético do circuito é igual ao produto da intensidade da corrente no circuito e a área coberta pelo circuito. Sua direção coincide com a direção do vetor de indução do campo magnético no meio da espira de corrente.Como as órbitas de diferentes elétrons no plano do átomo não coincidem, os vetores de indução do campo magnético criados por eles (momentos magnéticos orbital e de spin) são direcionados em ângulos diferentes entre si. O vetor de indução resultante de um átomo multieletrônico é igual à soma vetorial dos vetores de indução de campo criados por elétrons individuais. Átomos com camadas de elétrons parcialmente preenchidas têm campos não compensados. Em átomos com camadas eletrônicas preenchidas, o vetor de indução resultante é 0.
Em todos os casos, a mudança no campo magnético deve-se ao aparecimento de correntes de magnetização (observa-se o fenômeno da indução eletromagnética). Em outras palavras, o princípio da superposição para o campo magnético permanece válido: o campo dentro do ímã é a superposição do campo externo $\boldsymbol((\vec(B))_(0))$ e do campo $\boldsymbol( \vec(B"))$ das correntes de magnetização eu" , que surgem sob a ação de um campo externo. Se o campo das correntes de magnetização é dirigido da mesma maneira que campo externo, então a indução do campo total será maior que o campo externo (Fig. 3, a) - neste caso, dizemos que a substância aumenta o campo; se o campo das correntes de magnetização for direcionado oposta ao campo externo, o campo total será menor que o campo externo (Fig. 3, b) - é nesse sentido que dizemos que a substância enfraquece o campo magnético.
Arroz. 3
NO diamagnetos As moléculas não têm seu próprio campo magnético. Sob a ação de um campo magnético externo em átomos e moléculas, o campo das correntes de magnetização é direcionado oposta ao campo externo, de modo que o módulo do vetor de indução magnética $ \boldsymbol(\vec(B))$ do campo resultante será ser menor que o módulo do vetor de indução magnética $ \boldsymbol((\vec(B ))_(0)) $ campo externo.
As substâncias nas quais o campo magnético externo é aumentado como resultado da adição dos campos magnéticos das camadas eletrônicas dos átomos da substância devido à orientação dos campos magnéticos atômicos na direção do campo magnético externo são chamadas paraímãs(µ > 1).
Paraímãs amplificam muito fracamente o campo magnético externo. A permeabilidade magnética dos paraímãs difere da unidade apenas por uma fração de um por cento. Por exemplo, a permeabilidade magnética da platina é 1,00036. Devido aos valores muito pequenos da permeabilidade magnética dos materiais paramagnéticos e diamagnéticos, sua influência em um campo externo ou a influência de um campo externo em corpos paramagnéticos ou diamagnéticos é muito difícil de detectar. Portanto, na prática cotidiana comum, na tecnologia, as substâncias paramagnéticas e diamagnéticas são consideradas não magnéticas, ou seja, substâncias que não alteram o campo magnético e não são afetadas pelo campo magnético. Exemplos de paramagnetos são sódio, oxigênio, alumínio (μ = 1,00023).
NO paraímãs moléculas têm seu próprio campo magnético. Na ausência de um campo magnético externo, devido ao movimento térmico, os vetores de indução dos campos magnéticos de átomos e moléculas são orientados aleatoriamente, de modo que sua magnetização média é zero (Fig. 4, a). Quando um campo magnético externo é aplicado a átomos e moléculas, um momento de forças começa a agir, tendendo a girá-los para que seus campos fiquem orientados paralelamente ao campo externo. A orientação das moléculas paramagnéticas leva ao fato de que a substância é magnetizada (Fig. 4b).
Arroz. quatro
A orientação completa das moléculas em um campo magnético é impedida por seu movimento térmico, de modo que a permeabilidade magnética dos paraímãs depende da temperatura. Obviamente, com o aumento da temperatura, a permeabilidade magnética dos paramagnetos diminui.
As substâncias que aumentam significativamente o campo magnético externo são chamadas de ferromagnetos(níquel, ferro, cobalto, etc.). Exemplos de ferromagnetos são cobalto, níquel, ferro (μ atinge um valor de 8 10 3).
O próprio nome desta classe de materiais magnéticos vem do nome latino para ferro - Ferrum. Característica principal dessas substâncias reside na capacidade de manter a magnetização na ausência de um campo magnético externo, todos os ímãs permanentes pertencem à classe dos ferroímãs. Além do ferro, seus “vizinhos” de acordo com a tabela periódica, cobalto e níquel, possuem propriedades ferromagnéticas. Os ferroímãs encontram ampla uso pratico em ciência e tecnologia, portanto, um número significativo de ligas com diferentes propriedades ferromagnéticas foi desenvolvido.
Todos os exemplos acima de ferromagnetos referem-se a metais do grupo de transição, cuja camada eletrônica contém vários elétrons desemparelhados, o que leva ao fato de que esses átomos possuem um campo magnético intrínseco significativo. No estado cristalino, devido à interação entre os átomos nos cristais, surgem regiões de magnetização espontânea (espontânea) - domínios. As dimensões desses domínios são décimos e centésimos de milímetro (10 -4 − 10 -5 m), o que excede significativamente o tamanho de um único átomo (10 -9 m). Dentro de um domínio, os campos magnéticos dos átomos são orientados estritamente paralelos, a orientação dos campos magnéticos de outros domínios na ausência de um campo magnético externo muda arbitrariamente (Fig. 5).
Arroz. 5
Assim, mesmo no estado não magnetizado, existem fortes campos magnéticos dentro do ferromagneto, cuja orientação muda de forma caótica aleatória durante a transição de um domínio para outro. Se as dimensões de um corpo excedem significativamente as dimensões dos domínios individuais, o campo magnético médio criado pelos domínios desse corpo está praticamente ausente.
Se colocarmos um ferromagneto em um campo magnético externo B0 , então os momentos magnéticos dos domínios começam a se rearranjar. No entanto, não há rotação espacial mecânica de seções de matéria. O processo de reversão da magnetização está associado a uma mudança no movimento dos elétrons, mas não a uma mudança na posição dos átomos nos nós estrutura de cristal. Os domínios que têm a orientação mais favorável em relação à direção do campo aumentam seu tamanho às custas dos domínios vizinhos "orientados incorretamente", absorvendo-os. Neste caso, o campo na substância aumenta muito significativamente.
1) as propriedades ferromagnéticas de uma substância aparecem apenas quando a substância correspondente é dentro estado cristalino ;
2) as propriedades magnéticas dos ferroímãs dependem fortemente da temperatura, uma vez que a orientação dos campos magnéticos dos domínios é dificultada pelo movimento térmico. Para cada ferroímã, há uma certa temperatura na qual a estrutura do domínio é completamente destruída e o ferroímã se transforma em um paraímã. Este valor de temperatura é chamado Ponto de Curie . Assim, para o ferro puro, a temperatura Curie é de aproximadamente 900°C;
3) ferromagnetos são magnetizados para saturação em campos magnéticos fracos. A Figura 6 mostra como o módulo de indução do campo magnético muda B em aço com campo externo variável B0 :
Arroz. 6
4) a permeabilidade magnética de um ferroímã depende do campo magnético externo (Fig. 7).
Arroz. 7
Isso se deve ao fato de que inicialmente com o aumento da B0 indução magnética B fica mais forte e, consequentemente, μ vai aumentar. Então, pelo valor da indução magnética B" 0 saturação ocorre (μ está em seu máximo neste momento) e com um aumento adicional B0 indução magnética B1 na substância deixa de mudar e a permeabilidade magnética diminui (tende a 1):
$$\boldsymbol(\mu = \frac B(B_0) = \frac (B_0 + B_1)(B_0) = 1 + \frac (B_1)(B_0);) $$
5) em ferromagnetos observa-se magnetização residual. Se, por exemplo, uma haste ferromagnética é colocada em um solenóide através do qual a corrente passa e magnetizada até a saturação (ponto MAS) (Fig. 8), e então reduza a corrente no solenóide, e com ele B0 , pode-se ver que a indução de campo na haste no processo de sua desmagnetização permanece sempre maior do que no processo de magnetização. Quando B0 = 0 (a corrente no solenóide está desligada), a indução será igual a B r (indução residual). A haste pode ser removida do solenóide e usada como um ímã permanente. Para finalmente desmagnetizar a haste, é necessário passar uma corrente na direção oposta através do solenóide, ou seja, aplicar um campo magnético externo com a direção oposta do vetor de indução. Agora aumentando o módulo de indução deste campo para Boc , desmagnetize a haste ( B = 0).
Arroz. oito
Com mais aumento B0 é possível magnetizar a haste até a saturação (ponto MAS" ).
Encolhendo agora B0 a zero, eles novamente recebem um ímã permanente, mas com indução –B r (direção oposta). Para desmagnetizar a haste novamente, a corrente da direção original deve ser ligada novamente no solenóide, e a haste será desmagnetizada quando a indução B0 torna-se igual Boc . eu continuo aumentando B0 , magnetize novamente a haste até a saturação (ponto MAS ).
Assim, durante a magnetização e desmagnetização de um ferromagneto, a indução B atras do B 0. Esse atraso é chamado fenômeno de histerese . A curva mostrada na Figura 8 é chamada ciclo de histerese .
Histerese (grego ὑστέρησις - “atrasado”) - uma propriedade dos sistemas que não seguem imediatamente as forças aplicadas.A forma da curva de magnetização (loop de histerese) difere significativamente para vários materiais ferromagnéticos, que são amplamente utilizados em aplicações científicas e técnicas. Alguns materiais magnéticos possuem uma espira larga com alta remanência e coercividade, são chamados de magneticamente duro e são usados para fazer ímãs permanentes. Outras ligas ferromagnéticas são caracterizadas por baixos valores da força coercitiva; tais materiais são facilmente magnetizados e remagnetizados mesmo em campos fracos. Tais materiais são chamados magneticamente macio e são usados em vários dispositivos elétricos - relés, transformadores, circuitos magnéticos, etc.
Todas as substâncias são magnéticas e são magnetizadas em um campo magnético externo.
De acordo com suas propriedades magnéticas, os materiais são subdivididos em fracamente magnéticos ( diamagnetos e paraímãs) e fortemente magnético ( ferromagnetos e ferrimagnets).
Diamagnetsμ r < 1, значение которой не зависит от напряженности внешнего магнитного поля. Диамагнетиками являются вещества, атомы (молекулы) которых в отсутствие намагничивающего поля имеют магнитный момент равный нулю: водород, инертные газы, большинство compostos orgânicos e alguns metais Cu , Zn , Ag , Au , Hg ) e também NO eu, Ga, Sb.
Paraímãs- substâncias com permeabilidade magnéticaμ r> 1, que em campos fracos não depende da força do campo magnético externo. Os paraímãs incluem substâncias cujos átomos (moléculas) na ausência de um campo magnetizante têm um momento magnético diferente de zero: oxigênio, óxido nítrico, sais de ferro, cobalto, níquel e elementos de terras raras, metais alcalinos, alumínio, platina.
Para diamagnets e paramagnets, a permeabilidade magnéticaμ rperto da unidade. A aplicação em engenharia como materiais magnéticos é limitada.
Em materiais altamente magnéticos, a permeabilidade magnética é muito maior que a unidade (μ r >> 1) e depende da força do campo magnético. Estes incluem: ferro, níquel, cobalto e suas ligas, bem como ligas de cromo e manganês, gadolínio, ferritas de várias composições.
6.1. Características magnéticas dos materiais
Propriedades magneticas materiais são avaliados por grandezas físicas chamadas características magnéticas.
Permeabilidade magnética
Distinguir relativo e absoluto permeabilidade magnética substâncias (materiais) que estão interligadas pela razão
μ a = μ o μ, H/m
μoé a constante magnética,μo = 4π 10-7 Gn/m;
μ – permeabilidade magnética relativa (quantidade adimensional).
Para descrever as propriedades dos materiais magnéticos, a permeabilidade magnética relativa é usadaμ (mais comumente referido como permeabilidade magnética), e para cálculos práticos use a permeabilidade magnética absolutaμ a, calculado pela equação
μ a = NO /H,H/m
H– intensidade do campo magnético de magnetização (externo), A/m
NO – indução de campo magnético em um ímã.
Grande valorμ mostra que o material é facilmente magnetizado em campos magnéticos fracos e fortes. A permeabilidade magnética da maioria dos ímãs depende da força do campo magnético magnetizante.
Para caracterizar as propriedades magnéticas, uma grandeza adimensional é amplamente utilizada, chamada suscetibilidade magnética χ .
μ = 1 + χ
Coeficiente de temperatura de permeabilidade magnética
As propriedades magnéticas da matéria dependem da temperaturaμ = μ (T) .
Para descrever a natureza da mudançapropriedades magnéticas com temperaturause o coeficiente de temperatura de permeabilidade magnética.
Dependência da suscetibilidade magnética dos paraímãs na temperaturaTdescrito pela lei Curie
Onde C - Constante de Curie .
Características magnéticas dos ferromagnetos
A dependência das propriedades magnéticas dos ferroímãs tem um caráter mais complexo, mostrado na figura, e atinge um máximo a uma temperatura próxima aQ para.
A temperatura na qual a suscetibilidade magnética diminui acentuadamente, quase a zero, é chamada de temperatura de Curie -Q para. Em temperaturas acimaQ para o processo de magnetização de um ferroímã é perturbado devido ao intenso movimento térmico de átomos e moléculas, e o material deixa de ser ferromagnético e se torna um paraímã.
Para ferro Q k = 768 ° C , para níquel Q k = 358 ° C , para cobalto Q k = 1131 ° C.
Acima da temperatura de Curie, a dependência da suscetibilidade magnética de um ferroímã na temperaturaTdescrito pela lei de Curie-Weiss
O processo de magnetização de materiais altamente magnéticos (ferromagnetos) tem histerese. Se um ferromagneto desmagnetizado é magnetizado em um campo externo, então ele é magnetizado ao longo curva de magnetização B = B(H) . Se então, a partir de algum valorHcomece a reduzir a força do campo, então a induçãoBdiminuirá com algum atraso ( histerese) em relação à curva de magnetização. Com um aumento no campo na direção oposta, o ferromagneto é desmagnetizado, então remagnetiza, e com uma nova mudança na direção do campo magnético, pode retornar ao ponto de partida, de onde começou o processo de desmagnetização. O loop resultante mostrado na figura é chamado ciclo de histerese.
Em alguma tensão máximaH m campo magnetizante, a substância é magnetizada até um estado de saturação, no qual a indução atinge o valorNO H, que é chamadoindução de saturação.
Indução magnética residual NO O – observado em um material ferromagnético, magnetizado até a saturação, quando é desmagnetizado, quando a força do campo magnético é zero. Para desmagnetizar uma amostra de material, é necessário que a força do campo magnético inverta sua direção (-H). Força de campoH Para , para o qual a indução é zero, é chamado força coercitiva(força de retenção) .
A reversão da magnetização de um ferroímã em campos magnéticos alternados é sempre acompanhada por perdas de energia térmica, que são devidas a perda de histerese e perdas dinâmicas. As perdas dinâmicas estão relacionadas às correntes parasitas induzidas no volume do material e dependem da resistência elétrica do material, diminuindo com o aumento da resistência. Perda de histereseC em um ciclo de reversão de magnetização determinado pela área do loop de histerese
e pode ser calculado para uma unidade de volume de uma substância pela fórmula empírica
J/m 3
Onde η - coeficiente dependendo do material,B H é a máxima indução alcançada durante o ciclo,n- expoente igual a 1,6 dependendo do material¸ 2.
Perdas de energia específicas devido à histerese R G – perdas gastas na reversão da magnetização de uma unidade de massa em uma unidade de volume de material por segundo.
Onde f - Frequência CA,Té o período de oscilação.
Magnetostrição
Magnetostrição - o fenômeno de alterar as dimensões geométricas e a forma de um ferroímã com uma mudança na magnitude do campo magnético, ou seja, durante a magnetização. Mudança relativa nas dimensões do materialΔ eu/ eupode ser positivo e negativo. Para o níquel, a magnetostrição é menor que zero e atinge um valor de 0,004%.
De acordo com o princípio de Le Chatelier de combater a influência do sistema fatores externos tendendo a alterar esse estado, a deformação mecânica de um ferroímã, levando a uma alteração em seu tamanho, deve afetar a magnetização desses materiais.
Se, durante a magnetização, o corpo sofre uma redução em seu tamanho em uma determinada direção, a aplicação de tensão de compressão mecânica nessa direção contribui para a magnetização e a tensão dificulta a magnetização.
6.2. Classificação de materiais ferromagnéticos
Todos os materiais ferromagnéticos podem ser divididos em dois grupos de acordo com seu comportamento em um campo magnético.
Magnético suave – com alta permeabilidade magnéticaμ e pequena força coercitivaH Para< 10Sou. Eles são facilmente magnetizados e desmagnetizados. Eles têm baixas perdas de histerese, ou seja. laço de histerese estreito.
As características magnéticas dependem da pureza química e do grau de distorção da estrutura cristalina. Quanto menos impurezas(A PARTIR DE, R, FILHO ) , quanto maior o nível de características do material, portanto, é necessário removê-los e óxidos na produção de um ferroímã e tentar não distorcer a estrutura cristalina do material.
Materiais magnéticos duros - tenha ótimoH K > 0,5 MA/m e indução residual (NO O ≥ 0,1T). Eles correspondem a um amplo loop de histerese. Eles são magnetizados com grande dificuldade, mas podem armazenar energia magnética por vários anos, ou seja, servir como uma fonte de um campo magnético constante. Portanto, ímãs permanentes são feitos deles.
Por composição, todos os materiais magnéticos são divididos em:
· metal;
· não metálico;
· magnetodielétricos.
Materiais magnéticos metálicos - são metais puros (ferro, cobalto, níquel) e ligas magnéticas de alguns metais.
para não metálico materiais incluem ferrites, obtidos a partir de pós de óxidos de ferro e outros metais. Eles são prensados e queimados a 1300 - 1500 ° C e se transformam em peças magnéticas monolíticas sólidas. As ferritas, como materiais magnéticos metálicos, podem ser magneticamente macias e magneticamente duras.
Magnetodielétricos – estes são materiais compostos de 60 - 80% de pó de material magnético e 40 - 20% de dielétrico orgânico. Ferritas e magnetodielétricos tenho grande importância resistividade elétrica (ρ \u003d 10 ÷ 10 8 Ohm m), A alta resistência desses materiais garante baixas perdas de energia dinâmica em campos eletromagnéticos alternados e permite que sejam amplamente utilizados na tecnologia de alta frequência.
6.3. Materiais magnéticos metálicos
6.3.1. metal magnético suave materiais
Os materiais magnéticos macios metálicos incluem ferro carbonílico, permalloys, alsifers e aços de silício de baixo carbono.
ferro carbonílico – obtido por decomposição térmica de pentacarbonil ferro líquidoF e( CO) 5 para obter partículas de ferro em pó puro:
F e( CO) 5 → Fe+ 5CO,
a uma temperatura de cerca de 200°Ce uma pressão de 15 MPa. As partículas de ferro são esféricas, com tamanho de 1 a 10 µm. Para se livrar das partículas de carbono, o pó de ferro é submetido a tratamento térmico em um ambiente H 2 .
A permeabilidade magnética do ferro carbonílico atinge 20.000, a força coercitiva é de 4,5¸ 6,2Sou. O pó de ferro é usado para fazer alta frequência magnetodielétrico núcleos, como um enchimento em fitas magnéticas.
Permalloys -ligas de ferro-níquel dúcteis. Para melhorar as propriedades, insira Mo, A PARTIR DE r, Cu, obtenção de permalloys dopados. Eles têm alta plasticidade, são facilmente enrolados em folhas e tiras de até 1 mícron.
Se o teor de níquel em permalloy for 40 - 50%, então é chamado de baixo níquel, se 60 - 80% - alto níquel.
Permalloys tem alto nível características magnéticas, o que é garantido não apenas pela composição e alta pureza química da liga, mas também pelo tratamento especial a vácuo térmico. Permalloys têm um nível muito alto de permeabilidade magnética inicial de 2000 a 30000 (dependendo da composição) na região de campos fracos, o que se deve ao baixo valor de magnetostrição e à isotropia das propriedades magnéticas. Supermalloy tem características especialmente altas, cuja permeabilidade magnética inicial é de 100.000, e a máxima atinge 1,5 10 6 às B= 0,3T
Permalloys são fornecidos na forma de tiras, folhas e varetas. As permalloys de baixo teor de níquel são usadas para a fabricação de núcleos de indutores, transformadores de pequeno porte e amplificadores magnéticos, alto níquel permalloys – para partes de equipamentos operando em frequências sônicas e supersônicas. As características magnéticas das permalloys são estáveis a –60 +60°C.
alsifera – frágil não maleável ligas de composição Al – Si– Fe , consistindo em 5,5 - 13%Al, 9 – 10 % Si, o resto é ferro. Alsifer está perto de propriedades para permalloy, mas mais barato. Os núcleos fundidos são feitos dele, telas magnéticas e outras peças ocas com uma espessura de parede de pelo menos 2–3 mm são fundidas. A fragilidade do alsifer limita o escopo de sua aplicação. Usando a fragilidade do alsifer, é moído em pó, que é usado como enchimento ferromagnético em prensas de alta frequência magnetodielétricos(núcleos, anéis).
Aço silício baixo carbono (aço elétrico) – liga de ferro e silício (0,8 - 4,8%Si). Material magnético macio básico aplicação em massa. É facilmente enrolado em folhas e tiras de 0,05 - 1 mm e é um material barato. O silício, que está no aço em estado dissolvido, desempenha duas funções.
· Ao aumentar a resistividade do aço, o silício causa uma diminuição nas perdas dinâmicas associadas às correntes parasitas. A resistência é aumentada em formação de sílica SiO 2 como resultado da reação
2 FeO + Si→ 2Fe+ SiO 2 .
· A presença de silício dissolvido no aço contribui para a decomposição da cementita Fe 3 C - uma impureza nociva que reduz as características magnéticas e a liberação de carbono na forma de grafite. Neste caso, o ferro puro é formado, o crescimento de cristais dos quais aumenta o nível de características magnéticas do aço.
A introdução de silício no aço em quantidade superior a 4,8% não é recomendada, pois, ao melhorar as características magnéticas, o silício aumenta drasticamente a fragilidade do aço e reduz suas propriedades mecânicas.
6.3.2. Materiais magnéticos rígidos metálicos
Materiais magnéticos duros - são ferroímãs com alta força coercitiva (mais de 1 kA / m) e um grande valor de indução magnética residualNO O. Eles são usados para fazer ímãs permanentes.
Eles são divididos dependendo da composição, condição e método de obtenção em:
· aços martensíticos ligados;
· fundir ligas magnéticas duras.
Aços martensíticos de liga – trata-se de aços carbono e aços, ligasCr, W, Co, Mo . carbonáceo envelhecer rapidamente e alteram suas propriedades, por isso raramente são usados para a fabricação de ímãs permanentes. Para a fabricação de ímãs permanentes, são utilizados aços ligados - tungstênio e cromo (HС ≈ 4800 Sou,NO Sobre ≈ 1 T), que são feitos em forma de barras com várias formas Seções. O aço cobalto tem uma força coercitiva mais alta (HС ≈ 12.000 Sou,NO Sobre ≈ 1 T) em comparação com tungstênio e cromo. Força coercitiva H A PARTIR DE aço cobalto aumenta com o aumento do teor A PARTIR DE cerca de .
Fundir ligas magnéticas duras. As propriedades magnéticas aprimoradas das ligas são devido a uma composição especialmente selecionada e processamento especial - resfriamento dos ímãs após a fundição em um campo magnético forte, bem como um tratamento térmico especial de vários estágios na forma de têmpera e revenimento em combinação com tratamento, chamado endurecimento por precipitação.
Para a fabricação de ímãs permanentes, três grupos principais de ligas são usados:
· Ferro - cobalto - liga de molibdênio modelo remalloy com força coercitivaH K \u003d 12 - 18 kA / m.
· Grupo de ligas:
§ cobre - níquel - ferro;
§ cobre - níquel - cobalto;
§ ferro - manganês, dopadoalumínio ou titânio;
§ ferro - cobalto - vanádio (F e- Co - V).
Uma liga de cobre-níquel-ferro é chamada kunife (A PARTIR DE você– Ni - Fe). Liga F e– Co – V (ferro - cobalto - vanádio) é chamado wicala . As ligas deste grupo têm uma força coercitiva H Para = 24 – 40 kA/m. São emitidos na forma de um fio e em folhas.
· Ligas do Sistema ferro - níquel - alumínio(F e – Ni– Al), anteriormente conhecido como liga alni. A liga contém 20 - 33% Ni + 11 - 17% Al, o resto é ferro. A adição de cobalto, cobre, titânio, silício, nióbio às ligas melhora suas propriedades magnéticas, facilita a tecnologia de fabricação, garante a repetibilidade dos parâmetros e melhora as propriedades mecânicas. A marcação moderna da marca contém letras indicando os metais adicionados (Yu - alumínio, N - níquel, D - cobre, K - cobalto, T - titânio, B - nióbio, C - silício), números - o conteúdo do elemento, cuja letra vem antes do número, por exemplo, UNDK15.
As ligas têm um alto valor de força coercitiva H Para = 40 - 140 kA/m e uma grande energia magnética armazenada.
6.4. Materiais magnéticos não metálicos. Ferritas
As ferritas são materiais ferromagnéticos cerâmicos com baixa condutividade elétrica eletrônica. A baixa condutividade elétrica combinada com altas características magnéticas permite que as ferritas sejam amplamente utilizadas em altas frequências.
As ferritas são feitas a partir de uma mistura de pó que consiste em óxido de ferro e óxidos especialmente selecionados de outros metais. Eles são prensados e então sinterizados em temperaturas altas. Em geral Fórmula química parece:
Meo Fe 2 O 3 ou MeFe 2 O 4,
Onde Eusímbolo de metal bivalente.
Por exemplo,
ZnO Fe 2 O 3 ou
NiO Fe 2 O 3 ou NiFe 2O4
As ferritas têm uma rede tipo espinélio cúbicoMgOAl 2O3 - aluminato de magnésio.Nem todas as ferritas são magnéticas. A presença de propriedades magnéticas está associada ao arranjo de íons metálicos na rede espinélio cúbico. Então sistemaZnFe 2O4 não tem propriedades ferromagnéticas.
As ferritas são feitas usando tecnologia cerâmica. Os óxidos metálicos em pó iniciais são triturados em moinhos de bolas, prensados e queimados em fornos. Os briquetes sinterizados são moídos em um pó fino, um plastificante é adicionado, por exemplo, uma solução de álcool polivinílico. A partir da massa resultante, os produtos de ferrite são pressionados - núcleos, anéis, que são queimados no ar a 1000 - 1400 ° C. Os produtos duros e quebradiços resultantes, principalmente pretos, só podem ser processados por moagem e polimento.
Magnético suave ferrites
Magnético suaveas ferritas são amplamente utilizadas no campo de altas frequências de engenharia eletrônica e instrumentação para a fabricação de filtros, transformadores para amplificadores de baixa e alta frequência, antenas para dispositivos de transmissão e recepção de rádio, transformadores de pulso e moduladores magnéticos. A indústria produz os seguintes tipos de ferritas magnéticas macias com uma ampla gama de propriedades magnéticas e elétricas: níquel - zinco, manganês - zinco e lítio - zinco. A frequência limite superior do uso de ferrita depende de sua composição e varia para diferentes graus de ferrita de 100 kHz a 600 MHz, a força coercitiva é de cerca de 16 A/m.
A vantagem das ferritas é a estabilidade das características magnéticas, a relativa facilidade de fabricação de componentes de rádio. Como todos os materiais ferromagnéticos, as ferritas mantêm suas propriedades magnéticas apenas até a temperatura de Curie, que depende da composição das ferritas e varia de 45° a 950°C.
Ferrites magnéticas duras
Para a fabricação de ímãs permanentes, são utilizadas ferritas magnéticas duras; ferritas de bário (VAO 6 Fe 2 O 3 ). Eles têm uma estrutura cristalina hexagonal com uma grandeH Para . As ferritas de bário são um material policristalino. Eles podem ser isotrópicos - a semelhança das propriedades da ferrita em todas as direções se deve ao fato de as partículas cristalinas serem orientadas arbitrariamente. Se, durante a prensagem dos ímãs, a massa pulverulenta for exposta a um campo magnético externo de alta intensidade, as partículas de ferrita cristalina serão orientadas em uma direção e o ímã será anisotrópico.
As ferritas de bário se distinguem pela boa estabilidade de suas características, mas são sensíveis a mudanças de temperatura e estresse mecânico. Ímãs de ferrite de bário são baratos.
6.5. Magnetodielétricos
Magnetodielétricos - estes são materiais compósitos que consistem em partículas finamente dispersas de um material magneticamente macio, conectadas umas às outras por um dielétrico orgânico ou inorgânico. Ferro carbonílico, alsifer e alguns tipos de permalloy, triturados até o estado de pó, são usados como materiais magnéticos macios.
Poliestireno, resinas de baquelite, vidro líquido, etc. são usados como dielétricos.
O objetivo do dielétrico não é apenas conectar as partículas do material magnético, mas também isolá-las umas das outras e, consequentemente, aumentar drasticamente a resistividade elétrica magnetodielétrico. Resistência elétrica específicarmagnetodielétricosé 10 3 – 10 4 ohms× m
Magnetodielétricosusado para a fabricação de núcleos de componentes de alta frequência de equipamentos de rádio. O processo de produção de produtos é mais simples do que a partir de ferrites, porque. eles não requerem tratamento térmico de alta temperatura. Produtos de magnetodielétricos são caracterizados pela alta estabilidade das propriedades magnéticas, alta classe de acabamento superficial e precisão dimensional.
As características magnéticas mais altas são possuídas por magnetodielétricos preenchidos com permalloy de molibdênio ou ferro carbonílico.
Permeabilidade magnética- quantidade física, coeficiente (dependendo das propriedades do meio), caracterizando a relação entre a indução magnética texvc não encontrado; Veja math/README para ajuda de configuração.): (B) e intensidade do campo magnético Não foi possível analisar a expressão (arquivo executável texvc não encontrado; Veja math/README para ajuda de configuração.): (H) na substância. Por ambientes diferentes este coeficiente é diferente, portanto, eles falam da permeabilidade magnética de um determinado meio (implicando sua composição, estado, temperatura, etc.).
Encontrado pela primeira vez no trabalho de Werner Siemens "Beiträge zur Theorie des Elektromagnetismus" ("Contribuição para a teoria do eletromagnetismo") em 1881.
Geralmente denotado por uma letra grega Não foi possível analisar a expressão (arquivo executável texvc . Pode ser um escalar (para substâncias isotrópicas) ou um tensor (para substâncias anisotrópicas).
Em geral, a relação entre a indução magnética e a força do campo magnético através da permeabilidade magnética é introduzida como
Não foi possível analisar a expressão (arquivo executáveltexvc não encontrado; Veja math/README para ajuda de configuração.): \vec(B) = \mu\vec(H),
e Não foi possível analisar a expressão (arquivo executável texvc não encontrado; Veja math/README para ajuda de configuração.): \mu dentro caso Geral aqui deve ser entendido como um tensor, que em notação de componente corresponde a:
texvc não encontrado; Veja math/README para ajuda de configuração.): \ B_i = \mu_(ij)H_j
Para substâncias isotrópicas, a razão:
Não foi possível analisar a expressão (arquivo executáveltexvc não encontrado; Veja math/README para ajuda na configuração.): \vec(B) = \mu\vec(H)
pode ser entendido no sentido de multiplicar um vetor por um escalar (a permeabilidade magnética é reduzida neste caso a um escalar).
Muitas vezes a designação Não foi possível analisar a expressão (arquivo executável texvc não encontrado; Veja math/README para ajuda de configuração.): \mué usado de forma diferente do que aqui, nomeadamente para a permeabilidade magnética relativa (neste caso Não foi possível analisar a expressão (arquivo executável texvc não encontrado; Veja math/README para ajuda de configuração.): \mu coincide com a do GHS).
A dimensão da permeabilidade magnética absoluta no SI é igual à dimensão da constante magnética, ou seja, H / ou / 2 .
A permeabilidade magnética relativa no SI está relacionada com a susceptibilidade magnética χ pela relação
Não foi possível analisar a expressão (arquivo executáveltexvc não encontrado; Veja math/README para ajuda na configuração.): \mu_r = 1 + \chi,
A grande maioria das substâncias pertence à classe dos diamagnetos ( Não foi possível analisar a expressão (arquivo executável texvc não encontrado; Veja math/README para ajuda na configuração.): \mu \lessapprox 1), ou para a classe de paramagnetos ( Não foi possível analisar a expressão (arquivo executável texvc não encontrado; Veja math/README para ajuda na configuração.): \mu \gtrapprox 1). Mas uma série de substâncias - (ferromagnetos), por exemplo, ferro, têm propriedades magnéticas mais pronunciadas.
Em ferromagnetos, devido à histerese, o conceito de permeabilidade magnética, estritamente falando, não é aplicável. No entanto, em uma certa faixa de variação do campo de magnetização (de modo que a magnetização residual pode ser desprezada, mas até a saturação), é possível, em melhor ou pior aproximação, representar essa dependência como linear (e para materiais magneticamente macios, a limitação de baixo pode não ser muito significativa na prática) e, nesse sentido, a magnitude da permeabilidade magnética também pode ser medida para eles.
| Médio | Suscetibilidade χ m (volumétrico, SI) |
Permeabilidade μ [H/m] | Permeabilidade relativa μ/μ 0 | Um campo magnético | Frequência máxima |
|---|---|---|---|---|---|
| Metglas (inglês) Metglas ) | 1,25 | 1 000 000 | a 0,5 T | 100 kHz | |
| Nanoperma (inglês) Nanoperm ) | 10×10 -2 | 80 000 | a 0,5 T | 10 kHz | |
| mu metal | 2,5 × 10 -2 | 20 000 | a 0,002 T | ||
| mu metal | 50 000 | ||||
| Permalloy | 1,0 × 10 -2 | 70 000 | a 0,002 T | ||
| aço elétrico | 5,0 × 10 -3 | 4000 | a 0,002 T | ||
| Ferrite (níquel-zinco) | 2,0×10 -5 - 8,0×10 -4 | 16-640 | 100 kHz ~ 1 MHz [[C:Wikipedia:Artigos sem fontes (país: Erro Lua: callParserFunction: a função "#property" não foi encontrada. )]][[C:Wikipedia:Artigos sem fontes (país: Erro Lua: callParserFunction: a função "#property" não foi encontrada. )]] | ||
| Ferrite (manganês-zinco) | >8,0×10 -4 | 640 (e mais) | 100 kHz ~ 1 MHz | ||
| Aço | 8,75×10 -4 | 100 | a 0,002 T | ||
| Níquel | 1,25 × 10 -4 | 100 - 600 | a 0,002 T | ||
| Ímã de neodímio | 1.05 | até 1,2-1,4 T | |||
| Platina | 1,2569701×10 -6 | 1,000265 | |||
| Alumínio | 2,22 × 10 -5 | 1,2566650×10 -6 | 1,000022 | ||
| Madeira | 1,00000043 | ||||
| Ar | 1,00000037 | ||||
| Concreto | 1 | ||||
| Vácuo | 0 | 1,2566371×10 -6 (μ 0) | 1 | ||
| Hidrogênio | -2,2 × 10 -9 | 1,2566371×10 -6 | 1,0000000 | ||
| Teflon | 1,2567×10 -6 | 1,0000 | |||
| Safira | -2,1×10 -7 | 1,2566368×10 -6 | 0,99999976 | ||
| Cobre | -6,4×10 -6 ou -9,2 × 10 -6 |
1,2566290×10 -6 | 0,999994 | ||
| Água | -8,0×10 -6 | 1,2566270×10 -6 | 0,999992 | ||
| Bismuto | -1,66×10 -4 | 0,999834 | |||
| supercondutores | −1 | 0 | 0 |
Para minha grande surpresa, ao contrário do que eu tinha visto antes, acabamos em um tempo e lugar completamente diferente, que era semelhante à França, e em roupas lembravam o século XVIII. Uma bela carruagem coberta passava por uma larga rua de paralelepípedos, dentro da qual estavam sentados um jovem e uma mulher de ternos muito caros, e aparentemente de muito mau humor ... sem ouvi-lo, calmamente pairou em algum lugar em seus sonhos do que homem jovem muito irritante...
“Olha, é ele!” Este é o mesmo "garotinho"... só que depois de muitos, muitos anos - Stella sussurrou baixinho.
"Como você sabe que é realmente ele?" – Ainda sem entender muito bem, perguntei.
- Bem, é muito simples! A garotinha me olhou surpresa. - Todos nós temos uma essência, e a essência tem sua própria “chave”, pela qual cada um de nós pode ser encontrado, basta saber olhar. Olhe aqui...
Ela me mostrou o bebê novamente, o filho de Harold.
“Pense em sua essência, e você verá...
E imediatamente vi uma entidade transparente, brilhante e surpreendentemente poderosa, no peito da qual uma estrela de energia "diamante" incomum estava queimando. Essa "estrela" brilhava e tremeluzia com todas as cores do arco-íris, ora diminuindo, ora aumentando, como se pulsasse lentamente, e brilhava tão intensamente, como se realmente tivesse sido criada a partir dos mais incríveis diamantes.
“Você vê aquela estranha estrela de cabeça para baixo no peito dele?” Esta é a chave dele. E se você tentar segui-lo como um fio, ele o levará direto a Axel, que tem a mesma estrela - esta é a mesma essência, apenas em sua próxima encarnação.
Olhei para ela com todos os olhos e, aparentemente, percebendo isso, Stella riu e admitiu alegremente:
- Não pense que sou eu mesmo - foi minha avó que me ensinou! ..
Eu tinha muita vergonha de me sentir um completo vagabundo, mas o desejo de saber mais era cem vezes mais forte do que qualquer vergonha, então escondi meu orgulho o mais fundo possível e perguntei com cuidado:
– E todas essas “realidades” incríveis que estamos vendo agora aqui? Afinal, esta é a vida específica de outra pessoa, e você não os cria da mesma maneira que cria todos os seus mundos?
- Oh não! - mais uma vez, o bebê ficou encantado com a oportunidade de me explicar algo. - Claro que não! É apenas o passado em que todas essas pessoas viveram, e estou apenas levando você e eu para lá.
- E Haroldo? Como ele vê tudo isso?
Ah, é fácil para ele! Ele é como eu, morto, então ele pode se mover para onde quiser. Afinal, ele não tem mais um corpo físico, então sua essência não conhece obstáculos aqui e pode caminhar para onde quiser... assim como eu... – a garotinha finalizou tristemente.
Infelizmente pensei que o que era para ela apenas uma “simples transferência para o passado”, para mim, aparentemente, por muito tempo será um “mistério por trás de sete fechaduras” ... Mas Stella, como se tivesse ouvido meus pensamentos, imediatamente apressou-se a me tranquilizar:
- Você vai ver, é muito simples! Você apenas tem que tentar.
- E essas "chaves", nunca se repetem com os outros? Resolvi continuar minhas perguntas.
- Não, mas às vezes acontece outra coisa... - por algum motivo, sorrindo engraçado, o bebê respondeu. - No começo, foi exatamente assim que fui pego, pelo qual fui muito “espancado” ... Ah, foi tão estúpido! ..
- Mas como? Perguntei muito interessado.
Stella respondeu alegremente:
- Ah, isso foi muito engraçado! - e depois de pensar um pouco, ela acrescentou, - mas também é perigoso... Procurei em todos os “pisos” a encarnação passada de minha avó e, em vez dela, uma entidade completamente diferente surgiu em seu “fio”, que de alguma forma consegui “copiar” a “flor” da minha avó (aparentemente também uma “chave”!) e, assim que consegui me alegrar por finalmente tê-la encontrado, essa entidade desconhecida me atingiu impiedosamente no peito. Sim, tanto que minha alma quase voou! ..
"Mas como você se livrou dela?" Eu estava surpreso.
- Bem, para ser sincero, não me livrei dele ... - a garota ficou envergonhada. - Acabei de ligar para minha avó...
O que você chama de "pisos"? Eu ainda não conseguia me acalmar.
– Bem, estes são “mundos” diferentes onde vivem os espíritos dos mortos... Nos mais belos e mais elevados, vivem os que foram bons... e, provavelmente, os mais fortes também.
- Pessoas como você? Eu perguntei sorrindo.
– Ah, não, claro! Devo ter chegado aqui por engano. - A garota disse sinceramente. – Você sabe o que é mais interessante? Deste "piso" podemos andar para todo o lado, mas dos outros aqui ninguém pode chegar... Será mesmo interessante? ..
Sim, foi muito estranho e muito emocionante para o meu cérebro “faminto”, e eu queria tanto saber mais! deu algo (como, por exemplo, meu " amigos estrela”) e, portanto, mesmo uma explicação tão simples e infantil já me deixou extraordinariamente feliz e me fez mergulhar ainda mais furiosamente em meus experimentos, conclusões e erros... como sempre, encontrando coisas ainda mais incompreensíveis em tudo o que acontece. Meu problema era que eu poderia fazer ou criar “incomum” com muita facilidade, mas todo o problema era que eu também queria entender como eu crio tudo isso ... Ou seja, isso é o que eu ainda não tive muito sucesso ...
Se nos experimentos descritos acima, em vez de um núcleo de ferro, forem retirados núcleos de outros materiais, também poderá ser detectada uma mudança no fluxo magnético. É mais natural esperar que o efeito mais perceptível seja produzido por materiais semelhantes em suas propriedades magnéticas ao ferro, ou seja, níquel, cobalto e algumas ligas magnéticas. De fato, quando um núcleo desses materiais é introduzido na bobina, o aumento do fluxo magnético acaba sendo bastante significativo. Em outras palavras, podemos dizer que sua permeabilidade magnética é alta; para o níquel, por exemplo, pode chegar a um valor de 50, para o cobalto 100. Todos esses materiais com grandes valores combinados em um grupo de materiais ferromagnéticos.
No entanto, todos os outros materiais "não magnéticos" também têm algum efeito sobre o fluxo magnético, embora esse efeito seja muito menor que o dos materiais ferromagnéticos. Com medições muito cuidadosas, essa mudança pode ser detectada e a permeabilidade magnética pode ser determinada. vários materiais. No entanto, deve-se ter em mente que no experimento descrito acima, comparamos o fluxo magnético na bobina, cuja cavidade é preenchida com ferro, com o fluxo na bobina, dentro da qual há ar. Enquanto estávamos falando sobre materiais fortemente magnéticos como ferro, níquel, cobalto, isso não importava, já que a presença de ar tem muito pouco efeito sobre o fluxo magnético. Mas ao estudar as propriedades magnéticas de outras substâncias, em particular o próprio ar, devemos, é claro, fazer comparações com uma bobina sem ar dentro (vácuo). Assim, para a permeabilidade magnética tomamos a razão dos fluxos magnéticos na substância em estudo e no vácuo. Em outras palavras, tomamos a permeabilidade magnética para o vácuo como uma unidade (se , então ).
As medições mostram que a permeabilidade magnética de todas as substâncias é diferente da unidade, embora na maioria dos casos essa diferença seja muito pequena. Mas o fato de algumas substâncias possuírem uma permeabilidade magnética maior que um, enquanto outras a possuírem menor que um, é especialmente notável, ou seja, encher a bobina com algumas substâncias aumenta o fluxo magnético, e encher a bobina com outras substâncias reduz esse fluxo. . A primeira dessas substâncias é chamada de paramagnética (), e a segunda - diamagnética (). Como Tabela. 7, a diferença na permeabilidade da unidade é pequena para substâncias paramagnéticas e diamagnéticas.
Deve ser especialmente enfatizado que para corpos paramagnéticos e diamagnéticos, a permeabilidade magnética não depende da indução magnética do campo magnetizante externo, ou seja, é um valor constante que caracteriza uma dada substância. Como veremos no § 149, este não é o caso do ferro e de outros corpos semelhantes (ferromagnéticos).
Tabela 7. Permeabilidade para algumas substâncias paramagnéticas e diamagnéticas
|
Substâncias paramagnéticas |
Substâncias diamagnéticas |
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|
Nitrogênio (gasoso) |
Hidrogênio (gasoso) |
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Ar (gasoso) |
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Oxigênio (gasoso) |
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Oxigênio (líquido) |
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Alumínio |
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Tungstênio |
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A influência das substâncias paramagnéticas e diamagnéticas no fluxo magnético é explicada, assim como a influência das substâncias ferromagnéticas, pelo fato de que um fluxo proveniente de correntes elementares de amperes é adicionado ao fluxo magnético criado pela corrente no enrolamento da bobina. Substâncias paramagnéticas aumentam o fluxo magnético da bobina. Este aumento de fluxo quando a bobina é preenchida com uma substância paramagnética indica que nas substâncias paramagnéticas, sob a ação de um campo magnético externo, as correntes elementares são orientadas de modo que sua direção coincida com a direção da corrente do enrolamento (Fig. 276). Uma pequena diferença da unidade indica apenas que, no caso de substâncias paramagnéticas, esse fluxo magnético adicional é muito pequeno, ou seja, que as substâncias paramagnéticas são magnetizadas muito fracamente.
A diminuição do fluxo magnético quando a bobina é preenchida com uma substância diamagnética significa que, neste caso, o fluxo magnético das correntes elementares de ampere é direcionado oposta ao fluxo magnético da bobina, ou seja, que as correntes elementares surgem em substâncias diamagnéticas sob a ação de um campo magnético externo, dirigido opostamente às correntes do enrolamento (Fig. 277). A pequenez dos desvios da unidade neste caso também indica que o fluxo adicional dessas correntes elementares é pequeno.
Arroz. 277. Substâncias diamagnéticas dentro da bobina enfraquecem o campo magnético do solenóide. As correntes elementares neles são direcionadas opostas à corrente no solenóide
chamada permeabilidade magnética . Magnético absolutopermeabilidade ambiente é a razão de B para H. De acordo com o Sistema Internacional de Unidades, é medido em unidades chamadas 1 henry por metro.
Seu valor numérico é expresso pela razão entre seu valor e o valor da permeabilidade magnética do vácuo e é denotado por µ. Esse valor é chamado magnético relativopermeabilidade(ou simplesmente permeabilidade magnética) do meio. Como quantidade relativa, não tem unidade de medida.
Portanto, a permeabilidade magnética relativa µ é um valor que mostra quantas vezes a indução do campo de um determinado meio é menor (ou maior) do que a indução do campo magnético no vácuo.
Quando uma substância é exposta a um campo magnético externo, torna-se magnetizada. Como isso acontece? De acordo com a hipótese de Ampere, correntes elétricas microscópicas circulam constantemente em todas as substâncias, causadas pelo movimento dos elétrons em suas órbitas e pela presença de seus próprios V condições normais esse movimento é desordenado, e os campos "se extinguem" (compensam) uns aos outros. Quando um corpo é colocado em um campo externo, as correntes são ordenadas e o corpo fica magnetizado (ou seja, tem seu próprio campo).
A permeabilidade magnética de todas as substâncias é diferente. Com base em seu tamanho, as substâncias devem ser divididas em três grandes grupos.
No diamagnetos o valor da permeabilidade magnética µ é ligeiramente inferior à unidade. Por exemplo, o bismuto tem µ = 0,9998. Diamagnetos incluem zinco, chumbo, quartzo, cobre, vidro, hidrogênio, benzeno e água.
Permeabilidade magnética paraímãs ligeiramente mais do que a unidade (para alumínio, µ = 1,000023). Exemplos de paramagnetos são níquel, oxigênio, tungstênio, ebonita, platina, nitrogênio, ar.
Finalmente, o terceiro grupo inclui uma série de substâncias (principalmente metais e ligas), cuja permeabilidade magnética significativamente (por várias ordens de grandeza) excede a unidade. Essas substâncias são ferromagnetos. Estes incluem principalmente níquel, ferro, cobalto e suas ligas. Para aço µ = 8∙10^3, para liga de níquel-ferro µ=2,5∙10^5. Os ferroímãs têm propriedades que os distinguem de outras substâncias. Primeiro, eles têm magnetismo residual. Em segundo lugar, sua permeabilidade magnética depende da magnitude da indução do campo externo. Em terceiro lugar, para cada um deles existe um certo limite de temperatura, chamado Ponto de Curie, no qual perde suas propriedades ferromagnéticas e se torna um paraímã. Para o níquel o ponto de Curie é 360°C, para o ferro é 770°C.
As propriedades dos ferromagnetos são determinadas não apenas pela permeabilidade magnética, mas também pelo valor de I, chamado magnetização desta substância. Esta é uma função não linear complexa de indução magnética, o crescimento da magnetização é descrito por uma linha chamada curva de magnetização. Neste caso, tendo chegado a um certo ponto, a magnetização praticamente para de crescer (aparece saturação magnética). O atraso do valor da magnetização de um ferromagneto do valor crescente da indução do campo externo é chamado histerese magnética. Nesse caso, há uma dependência das características magnéticas de um ferroímã não apenas em seu estado atual, mas também em sua magnetização anterior. A representação gráfica da curva dessa dependência é chamada ciclo de histerese.
Devido às suas propriedades, os ferromagnetos são amplamente utilizados na engenharia. São utilizados nos rotores de geradores e motores elétricos, na fabricação de núcleos de transformadores e na produção de peças para computadores eletrônicos. ferromagnetos são usados em gravadores, telefones, fitas magnéticas e outros meios de comunicação.
