🗊Презентация Магнитные материалы. Основные явления. Лекция 9

Омский государственный технический университет каф. Технология электронной аппаратуры

Слабомагнитные вещества: Диа-, пара- и антиферромагнетики. Сильномагнитные вещества: ферро- и ферримагнетики.

Ферромагнетизм

Природа ферромагнетизма

Природа ферромагнетизма

Влияние межатомного расстояния на магнитные свойства материалов Магнитные моменты атомов в ферромагнитных и антиферромагнитных материалах выстраиваются параллельно друг другу в результате обменного взаимодействия электронов внутренних недостроенных оболочек атомов. Энергия обменного взаимодействия рассчитывается из выражения , Дж, (3.28) где J - обменный интеграл, Дж; (Si, Si+1)= SiSi+1cos - скалярное произведение результирующих спинов i -го и (i+1)-го соседних атомов;  - угол между направлениями спинов электронов соседних атомов; N - число спинов. а – межатомное расстояние d – диаметр атома;

Доменная структура ферромагнетиков Домены – макроскопические области, намагниченные практически до насыщения даже в отсутствии внешнего магнитного поля, спонтанная намагниченность которых обусловлена параллельной ориентацией магнитных моментов атомов. Размер доменов для некоторых материалов

Доменная структура ферромагнетиков Доменная граница представляет собой переходную область, называемую стенкой Блоха, размером около 0,1 мкм (примерно 400 межатомных расстояний). В этой области магнитные моменты атомов плавно разворачиваются на угол =1800 и направления намагниченности в соседних доменах оказы- ваются противоположными (б).

Магнитная анизотропия

Магнитная анизотропия

Магнитострикция

Высокочастотные потери в ферромагнетиках На частотах более 50 кГц в слабых электромагнитных полях потери в ферромагнетиках характеризуются параметром, который носит название тангенс угла магнитных потерь и обозначается tg. Физический смысл tg нетрудно выяснить, выполнив анализ соотношения tg=Pa/Px, (3.44) где Pa - активная мощность электромагнитного поля, выделяющаяся в ферромагнетике в виде тепла; Px - полная мощность возбуждающего магнитного поля. Для ферромагнитных сердечников высокочастотных катушек индуктивности максимальное значение tg не должно превышать 0,1. Величину, обратную tg , называют добротностью Q, следовательно Q=1/tg.

Поверхностный эффект в ферромагнетиках Вихревые токи оказывают размагничивающее действие на ферромагнетик и экранируют его центральные области от проникновения внешнего переменного магнитного поля. Этот эффект проявляется в уменьшении индукции магнитного поля в ферромагнетике и снижении эффективной магнитной проницаемости материала μэф. Значение переменной магнитной индукции B~ внутри ферромагнетика уменьшается с глубиной x по экспоненциальному закону (рис.) B~=B0~exp(-x/xэф), (3.45) где B0~ - индукция переменного магнитного поля на поверхности ферромагнетика; хэф - эффективная глубина проникновения магнитного поля в ферромагнетик, представляющая глубину x, для которой B~/B0~=0,37.