Что такое магнитная проницаемость сердечника

Что такое магнитная проницаемость (мю)

Из многолетней технической практики нам известно, что индуктивность катушки сильно зависит от характеристик среды, где эта катушка находится. Если в катушку из медной проволоки, обладающую известной индуктивностью L0, добавить ферромагнитный сердечник, то при прочих прежних обстоятельствах токи самоиндукции (экстратоки замыкания и размыкания) в данной катушке многократно увеличатся, эксперимент это подтвердит, что и будет означать возросшую в несколько раз индуктивность, которая теперь станет равна L.

Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечника

Допустим, что окружающая среда, вещество, заполняющее пространство внутри и вокруг описанной катушки, однородно, и порождаемое текущим по ее проводу током, магнитное поле локализовано только в этой обозначенной области, не выходя за ее границы.

Если катушка имеет тороидальную форму, форму замкнутого кольца, то данная среда вместе с полем окажется сосредоточена только внутри объема катушки, ибо снаружи тороида практически полностью магнитное поле отсутствует. Справедливо данное положение и для длинной катушки — соленоида, у которого все магнитные линии так же сосредоточены внутри — по оси.

Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечника

Для примера допустим, что индуктивность некоторого контура или катушки без сердечника в вакууме равна L0. Тогда для такой же катушки, но уже в однородном веществе, которое заполняет пространство, где присутствуют магнитные силовые линии данной катушки, индуктивность пусть будет равна L. В этом случае получится, что отношение L/L0 – это есть ни что иное, как относительная магнитная проницаемость названного вещества (иногда говорят просто «магнитная проницаемость»).

Становится очевидно: магнитная проницаемость — это величина, которая характеризует магнитные свойства данного вещества. Она зачастую зависит от состояния вещества (и от условий окружающей среды, таких как например температура и давление) и от его рода.

Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечника

Введение термина «магнитная проницаемость», применительно к веществу, размещенному в поле магнитном, аналогично введению термина «диэлектрическая проницаемость» для вещества находящегося в поле электрическом.

Значение магнитной проницаемости, определяемое по приведенной выше формуле L/L0, может быть выражена и как отношение абсолютных магнитных проницаемостей данного вещества и абсолютной пустоты (вакуума).

Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечника

Фактически видим, что среда (магнетик) влияет на индуктивность контура, и это однозначно свидетельствует о том, что изменение среды приводит к изменению магнитного потока Ф, пронизывающего контур, а значит и к изменению индукции В, применительно к любой точке магнитного поля.

Это происходит потому, что среда намагничивается, и сама начинает обладать магнитным полем. Вещества, способные таким образом намагничиваться, называют магнетиками.

Физическая картина явления

Из вышеизложенного становится ясно, что различные вещества (магнетики) под действием магнитного поля контура с током намагничиваются, и в результате получается магнитное поле, являющееся суммой магнитных полей — магнитного поля от намагниченной среды плюс от контура с током, потому оно отличается по величине от поля только контура с током без среды. Причина намагничивания магнетиков кроется в существовании мельчайших токов внутри каждого их атома.

Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечника

По значению магнитной проницаемости, вещества классифицируются на диамагнетики (меньше единицы — намагничиваются против приложенного поля), парамагнетики (больше единицы — намагничиваются по направлению приложенного поля) и ферромагнетики (сильно больше единицы — намагничиваются, и обладают намагниченностью после отключения приложенного магнитного поля).

Ферромагнетикам свойственен гистерезис, поэтому понятие «магнитная проницаемость» в чистом виде к ферромагнетикам не применимо, но в некотором диапазоне намагничивания, в некотором приближении, можно выделить линейный участок кривой намагничивания, для которого получится оценить магнитную проницаемость.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Магнитная проницаемость ферритовых колец

Маркировка размеров кольцевых сердечников. Сначала цифрами указывается величина начальной магнитной проницаемости, затем марка используемого материала, и потом размер кольца в миллиметрах:

100НН —до 30 МГц, 400НН —до 3,5 МГц, 600НН —до 1,5 МГц, 1000НН — до 400 кГц.

1000НМ — до 1 МГц; 1500НМ — до 600 кГц; 2000НМ, 3000НМ — до 450 кГц.

Калькулятор для рассчета начальной магнитной проницаемости ферритовых колец
по пробной обмотке.

Пробную обмотку в 5 витков размещать равномерно по кольцу.

При дробных значениях десятичным знаком является точка(13.4 или 6523.23)

Внимание! Действующими витками считаются витки, проходящие сквозь кольцо, т.е. на кольце можно намотать только целое число витков.

Не удивляйтесь полученным результатом. Например, при предполагаемом значении проницаемости 600 можно получить от 400 до 800 такие у нас допуски при производстве ферритов.

Сергей Никольский (RA3ADR)

Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечникаОбзор готового модуля усилитель звуковой частоты на TDA7377 с модулем Bluetooth для беспроводной передачи аудиосигнала.

Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечникаИзучение принципа действия и параметров кварцевого генератора, выбор КГ для различных устройств.

Источник

Определение магнитной проницаемости сердечника

Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечника

Предлагаемая методика и соответствующая ей программа (MUCalculator.exe) предназначены для измерения и расчета магнитной проницаемости материалов магнитопроводов импульсных блоков питания. Это позволяет использовать магнитопроводы без маркировки или с неизвестной маркировкой.

На страницах сайта и на страницах радиолюбительских журналов опубликовано множество описаний импульсных блоков питания. Один из основных элементов такого устройства — импульсный трансформатор, от правильного расчета которого зависят работоспособность, надежность и долговечность блока и питаемого прибора. В описаниях этих устройств указаны материал и типоразмер магнитопровода, а также намоточные данные трансформатора, поэтому проблем с изготовлением устройства не возникает. А как быть радиолюбителю, который решил повторить устройство, но не может найти нужный магнитопровод? На помощь приходят методики и программы расчета импульсного трансформатора [1, 2]. Зачастую у радиолюбителя накапливаются трансформаторы от различных блоков питания телевизоров, компьютеров и прочей бытовой техники. Если магнитопровод имеет маркировку, то нужную для расчета информацию находят в справочниках [3, 4] или на сайтах в Интернете (особенно для зарубежных ферритов). Эти параметры подставляют в формулы или вводят в программы. Но попадаются магнитопроводы, которые не имеют никаких опознавательных знаков (а если и имеют, то что-либо определить по ним трудно). Предлагаемая методика была разработана именно для таких магнитопроводов.

Она основана на известной формуле расчета индуктивности тороидальной обмотки

Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечника

Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечника

Для практических расчетов более удобна формула, полученная из (2), в которой индуктивность выражена в микрогенри, а размеры — в миллиметрах:

Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечника

Кроме индуктивности, для расчета магнитной проницаемости материала магнитопровода нужно еще знать параметры l и S. Следует учесть, что формула (3) приближенная и дает наиболее точный результат для тороидальных (кольцевых) магнитопроводов. Для других типов (Ш-образный, П-образный, броневой), которые имеют разветвленную магнитную цепь, сложно вывести точные формулы, связывающие индуктивность, магнитную проницаемость и размеры магнитопровода. Поэтому расчеты ведут, используя так называемые эквивалентные размеры l и S ([5], с. 20—36), которые подставляют в формулу (3). Для радиолюбительской практики такой точности достаточно. В таблице перечислены формулы для определения l и S для наиболее распространенных типов магнитопроводов [5].

Работу ведут в определенной последовательности.

1. На исследуемый магнитопровод наматывают пробную обмотку, например, из 10…20 витков провода диаметром 0,3…0,4 мм (их число и диаметр роли не играют). Важно, чтобы витки равномерно по всей длине разместились на магнитопроводе. Для удобства расчета по формуле (3) лучше намотать 10 витков. Затем измеряют индуктивность пробной обмотки в микрогенри. Если магнитопровод состоит из нескольких частей (Ш-образный, П-образный, броневой), то его нужно сжать, чтобы устранить или минимизировать немагнитный зазор, который уменьшает индуктивность пробной обмотки и занижает вычисленное значение магнитной проницаемости материала. Также следует учесть влияние инструментов, стягивающих болтов и шпилек, поэтому желательно, чтобы они были изготовлены из немагнитных материалов.

3. Измеренную в микрогенри индуктивность, число витков w, а также значения l и S подставляют в формулу (3) и определяют магнитную проницаемость материала магнитопровода.

Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечника

Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечникаЧто такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечникаЧто такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечника
Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечника Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечника

После запуска программы MUCalculator.exe открывается ее окно (рис. 6). В его верхней части расположена строка меню, содержащая два пункта: Файл и Справка. Пункт меню Файл состоит из команд: Сохранить — сохраняет текущий расчет в текстовом файле внутри папки с программой, Печать — печатает текущий расчет на системном принтере, Рассчитать — выполняет расчет магнитной проницаемости выбранного магнитопровода, Выход — выход из программы без сохранения текущего расчета. Пункт меню Справка информирует пользователя о программе и ее авторе.
Часть окна программы ниже строки меню состоит из пяти панелей (рис. 6):

Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечника

8 — выбор типа магнитопровода, 7 — ввод его размеров, 1 — вывод изображения чертежа магнитопровода, 2 — расчет, 3 — вывод результата расчета. Последняя панель имеет три кнопки: 6 — очистка полей ввода, 5 — вызов справки, 4 — выход из программы.

Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечника

Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечника

Ю. ИЛИТИЧ, пгт. Верховина Ивано-Франковской обл., Украина

Радио, №4 2011г стр. 30-32

ЛИТЕРАТУРА
1. Косенко С. Расчет импульсного трансформатора двухтактного преобразователя Радио, 2005, № 4. с. 35-37, 44.
2. Москатов Е, Методика и программа расчета импульсного трансформатора двухтактного преобразователя. — Радио, 2006, № 6, с. 35-37
3. Куневич А. В., Сидоров И. Н. Индуктивные элементы на ферритах. Ферритовые сердечники в узлах радиоаппаратуры. Справочник домашнего мастера. — Л.: Лениздат, 1997.
4. Сидоров И. Н., Христинин А. А., Скорняков С. В. Малогабаритные магнитопрово-ды и сердечники. — М.: Радио и связь, 1989.
5. Гликман И. Я., Русин Ю. С, Горский А. Н. Электромагнитные элементы радиоэлектронной аппаратуры. Справочник. — М.: Радио и связь, 1991.

Программа для определения проницаемости проверялась на WIN XP SP3, необходим Net framework 3.0

Источник

Что такое магнитная проницаемость сердечника

Многочисленные опыты свидетельствуют о том, что все вещества, помещенные в магнитное поле, намагничиваются и создают собственное магнитное поле, действие которого складывается с действием внешнего магнитного поля:

Диамагнетиками называются вещества, в которых внешнее магнитное поле ослабляется. Это значит, что магнитные поля атомов таких веществ во внешнем магнитном поле направлены противоположно внешнему магнитному полю (µ Рис. 2

2) собственным вращением (спином) электронов (спиновой магнитный момент) (рис. 2).

Для любознательных. Магнитный момент контура равен произведению силы тока в контуре на площадь, охватываемую контуром. Его направление совпадает с направлением вектора индукции магнитного поля в середине контура с током.

Так как в атоме плоскости орбит различных электронов не совпадают, то вектора индукций магнитных полей [1], созданные ими (орбитальные и спиновые магнитные моменты), направлены под разными углами друг к другу. Результирующий вектор индукции многоэлектронного атома равен векторной сумме векторов индукций полей, создаваемых отдельными электронами. Не скомпенсированными полями обладают атомы с частично заполненными электронными оболочками. В атомах с заполненными электронными оболочками результирующий вектор индукции равен 0.

Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечникаЧто такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечника

Подробнее механизм намагничивания диамагнетиков описан здесь: Слободянюк А.И. Физика 10. §13.3 Типы магнетиков.

Вещества, в которых внешнее магнитное поле усиливается в результате сложения с магнитными полями электронных оболочек атомов вещества из-за ориентации атомных магнитных полей в направлении внешнего магнитного поля, называются парамагнетиками (µ > 1).

Парамагнетики очень слабо усиливают внешнее магнитное поле. Магнитная проницаемость парамагнетиков отличается от единицы лишь на доли процента. Например, магнитная проницаемость платины равна 1,00036. Из – за очень малых значений магнитной проницаемости парамагнетиков и диамагнетиков их влияние на внешнее поле или воздействие внешнего поля на парамагнитные или диамагнитные тела очень трудно обнаружить. Поэтому в обычной повседневной практике, в технике парамагнитные и диамагнитные вещества рассматриваются как немагнитные, то есть вещества, не изменяющие магнитное поле и не испытывающие действия со стороны магнитного поля. Примерами парамагнетиков являются натрий, кислород, алюминий (μ = 1,00023).

В парамагнетиках молекулы обладают собственным магнитным полем. В отсутствии внешнего магнитного поля из-за теплового движения вектора индукций магнитных полей атомов и молекул ориентированы хаотически, поэтому их средняя намагниченность равна нулю (рис. 4, а). При наложении внешнего магнитного поля на атомы и молекулы начинает действовать момент сил, стремящийся повернуть их так, чтобы их поля были ориентированы параллельно внешнему полю. Ориентация молекул парамагнетика приводит к тому, что вещество намагничивается (рис. 4, б).

Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечникаЧто такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечника

Полной ориентации молекул в магнитном поле препятствует их тепловое движение, поэтому магнитная проницаемость парамагнетиков зависит от температуры. Очевидно, что с ростом температуры магнитная проницаемость парамагнетиков уменьшается.

Ферромагнетики

Вещества, значительно усиливающие внешнее магнитное поле, называются ферромагнетиками (никель, железо, кобальт и др.). Примерами ферромагнетиков являются кобальт, никель, железо (μ достигает значения 8·10 3 ).

Само название этого класса магнитных материалов происходит от латинского имени железа — Ferrum. Главная особенность этих веществ заключается в способности сохранять намагниченность в отсутствии внешнего магнитного поля, все постоянные магниты относятся к классу ферромагнетикам. Кроме железа ферромагнитными свойствами обладают его «соседи» по таблице Менделеева — кобальт и никель. Ферромагнетики находят широкое практическое применение в науке и технике, поэтому разработано значительное число сплавов, обладающих различными ферромагнитными свойствами.

Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечника

Таким образом, и в не намагниченном состоянии внутри ферромагнетика существуют сильные магнитные поля, ориентация которых при переходе от одного домена к другому меняется случайным хаотическим образом. Если размеры тела значительно превышают размеры отдельных доменов, то среднее магнитное поле, создаваемое доменами этого тела, практически отсутствует.

Если поместить ферромагнетик во внешнее магнитное поле B0, то магнитные моменты доменов начинают перестраиваться. Однако механического пространственного вращения участков вещества не происходит. Процесс перемагничивания связан с изменением движения электронов, но не с изменением положения атомов в узлах кристаллической решетки. Домены, имеющие наиболее выгодную ориентацию относительно направления поля, увеличивают свои размеры за счет соседних «неправильно ориентированных» доменов, поглощая их. При этом поле в веществе возрастает весьма существенно.

Свойства ферромагнетиков

1) ферромагнитные свойства вещества проявляются только тогда, когда соответствующее вещество находится в кристаллическом состоянии;

2) магнитные свойства ферромагнетиков сильно зависят от температуры, так как ориентации магнитных полей доменов препятствует тепловое движение. Для каждого ферромагнетика существует определенная температура, при котором доменная структура полностью разрушается, и ферромагнетик превращается в парамагнетик. Это значение температуры называется точкой Кюри. Так для чистого железа значение температуры Кюри приблизительно равно 900°C;

3) ферромагнетики намагничиваются до насыщения в слабых магнитных полях. На рисунке 6 показано, как изменяется модуль индукции магнитного поля B в стали с изменением внешнего поля B0:

Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечника

4) магнитная проницаемость ферромагнетика зависит от внешнего магнитного поля (рис. 7).

Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечника

Это объясняется тем, что вначале с увеличением B0 магнитная индукция B растет сильнее, а, следовательно, μ будет увеличиваться. Затем при значении магнитной индукции B’0 наступает насыщение (μ в этот момент максимальна) и при дальнейшем увеличении B0 магнитная индукция B1 в веществе перестает изменяться, а магнитная проницаемость уменьшается (стремится к 1):

5) у ферромагнетиков наблюдается остаточная намагниченность. Если, например, ферромагнитный стержень поместить в соленоид, по которому проходит ток, и намагнитить до насыщения (точка А) (рис. 8), а затем уменьшать ток в соленоиде, а вместе с ним и B0, то можно заметить, что индукция поля в стержне в процессе его размагничивания остается все время большей, чем в процессе намагничивания. Когда B0 = 0 (ток в соленоиде выключен), индукция будет равна Br (остаточная индукция). Стержень можно вынуть из соленоида и использовать как постоянный магнит. Чтобы окончательно размагнитить стержень, нужно пропустить по соленоиду ток противоположного направления, т.е. приложить внешнее магнитное поле с противоположным направлением вектора индукции. Увеличивая теперь по модулю индукцию этого поля до Boc, размагничивают стержень (B = 0).

Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечника

При дальнейшем увеличении B0 можно намагнитить стержень до насыщения (точка А’).

Уменьшая теперь B0 до нуля, получают опять постоянный магнит, но с индукцией Br (противоположного направления). Чтобы вновь размагнитить стержень, нужно снова включить в соленоид ток первоначального направления, и стержень размагнитится, когда индукция B0 станет равной Boc. Продолжая увеличивать я B0, снова намагничивают стержень до насыщения (точка А).

Таким образом, при намагничивании и размагничивании ферромагнетика индукция B отстает от B0. Это отставание называется явлением гистерезиса. Изображенная на рисунке 8 кривая называется петлей гистерезиса.

Гистерезис (греч. ὑστέρησις — «отстающий») — свойство систем, которые не сразу следуют за приложенными силам.

Вид кривой намагничивания (петли гистерезиса) существенно различается для различных ферромагнитных материалов, которые нашли очень широкое применение в научных и технических приложениях. Некоторые магнитные материалы имеют широкую петлю с высокими значениями остаточной намагниченности и коэрцитивной силы, они называются магнитно-жесткими и используются для изготовления постоянных магнитов. Для других ферромагнитных сплавов характерны малые значения коэрцитивной силы, такие материалы легко намагничиваются и перемагничиваются даже в слабых полях. Такие материалы называются магнитно-мягкими и используются в различных электротехнических приборах — реле, трансформаторах, магнитопроводах и др.

Источник

Магнитная проницаемость — тип, справочная таблица. Что такое магнитометр

Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечника

Магнитная проницаемость основных материалов, таблица.

Относительная магнитная проницаемость материала (случается ее называют просто «магнитной проницаемостью») это: отношение магнитной проницаемости среды к магнитной проницаемости вакуума µ0:

MediumPermeability- µ — (Гн/м) Relative permeabilityμ / μ0

Воздух1.25663753*10−61.00000037
Алюминий1.256665*10−61.000022
Аустенитная нержавеющая сталь1.260*10−6 — 8.8*10−61.003–7
Вакуум (µ0)4π*10−71
Вода1.256627*10−60.999992
Водород1.2566371*10−61
Висмут1.25643*10−60.999834
Дерево1.25663760*10−61.00000043
Железо (чистота 99.8%)6.3*10−35000
Железо (99.95% чистое Fe отожженное в водороде)2.5*10−1200000
Железо-кобальтовые сплавы2.3*10−218000
Медь1.256629*10−60.999994
Никель-цинковый феррит — магнит2.0*10−5 – 8.0*10−416 – 640
Мартенситная нержавеющая сталь (отожженная)9.42*10−4 — 1.19*10−3750 – 950
Мартенситная нержавеющая сталь (закаленная)5.0*10−5 — 1.2*10−440 – 95
NANOPERM® — магнитомягкий нанокристаллический сплав1.0*10−180000
Неодимовый магнит1.32*10−61.05
Никель1.26*10−4 — 7.54*10−4100 – 600
Пермаллой (сплав 80% никеля и 20% железа)1.0*10−28000
Платина1.256970*10−61.000265
Сарфир1.2566368*10−60.99999976
Сверхпроводники00
Углеродистая сталь1.26*10−4100
Ферритная нержавеющая сталь (отожженная)1.26*10−3 — 2.26*10−31000 – 1800
Фторопласт 4, Ф-4, Teflon1.2567*10−61

Магнитометр. Что это такое?

Как следует уже из самого названия, магнитометр – это прибор, предназначенный для измерения параметров магнитного поля и магнитных свойств отдельных материалов. В зависимости от того изменения показателей какого рода фиксирует устройство, его могут называть следующими терминами:

Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечника

Когда работают мю-метры и каппа-метры, можно выяснить соответственно магнитную проницаемость и магнитную восприимчивость. А также существуют приборы для фиксации магнитного момента. Но есть и более узкое определение магнитометров – это аппараты, замеряющие напряженность, градиент и направление поля. Определение необходимых параметров производится различными способами.

Необходимо учитывать, что одни приборы фиксируют абсолютные значения полевых характеристик, а другие отражают изменение поля с течением времени или в разных точках пространства.

Принцип работы.

Схема магнитометра может сильно отличаться, но в любом случае он работает по одной и той же методике. Магнитное поле может быть охарактеризовано следующим:

Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечникаЧто такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечника

Но есть еще одна важная характеристика магнитного поля – магнитная индукция. По направлению ее вектора определяется направление силы, воздействующей на северный полюс магнита. Чтобы понять, как все это работает, полезно рассмотреть устройство магнитометрического датчика HMC5883L от Honeywell. Меняющийся коэффициент усиления влияет на восприимчивость датчика. Для считывания данных предусмотрено 12 регистров с разрядностью 8.

Регистр режима задает основной сценарий действия: непрерывное измерение либо разовый замер и переход в режим ожидания. Если запрос идет не программно, а аппаратно, используется дублирование данных через вывод DRDY. Но не все так просто – требуется учитывать не только показания датчиков, но и воздействия на них различных помех.

Если проигнорировать этот момент, может оказаться так, что модуль сбился и измеряет совсем не то, что нужно.

Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечника

Предположим, требуется произвести измерения удельной намагниченности насыщения. Образец, который нужно исследовать, и постоянный магнит крепятся на тонком стержне, соединенном с вибрационным узлом. Колебания стержня могут происходить с различной частотой, но в любом случае под углом 90 градусов к полю, создаваемому электромагнитом. Радиотехнические компоненты системы призваны усиливать, очищать и эффективно обрабатывать сигнал. Когда постоянный магнит и образец колеблются, появляется электродвижущая сила в особых катушках. Сами катушки позиционируют по отношению к постоянному магниту так, чтобы на их положение не влияли вибрационные колебания.

Но описанное устройство, как нетрудно понять по некоторым моментам, может применяться преимущественно в лабораторных условиях. Возможности его использования «в поле» существенно ограничены. Для полевых измерений предназначены уже совершенно другие магнитометры, которые не требуют изготовления и выделения образцов. Как именно работает такая техника – коммерческая тайна производителей. В любом случае, нужно ли производить измерения остаточной намагниченности или делать что-то еще, важно знать алгоритм калибровки методом наименьших квадратов.

Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечникаЧто такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечника

Максимально упрощенно излагая суть этого метода (основанного на высшей математике), можно указать, что он подразумевает подбор функции, дающей значения, максимально близкие к полученным по итогам эксперимента. Сумма квадратов отклонений во всех критических важных точках должна быть как можно меньшей, в идеале – сведенной к нулю.

Обязательным условием для применения такого алгоритма является знание вектора магнитного поля земли. Если же вернуться к математической стороне дела, то можно сказать, что тут нужны линейные преобразования матриц в трехмерном пространстве. А отсюда следует, что придется использовать показания по трем осям сразу.

Немного отстранившись от всей этой зауми, можно разобраться, как действует магнитометр на основе тонкопленочных магниторезисторов. Такая техника выпускается ведущими иностранными фирмами. Магниторезисторы обычно размещают на одной кремниевой подложке и соединяют мостовым способом.

Поскольку сопротивление резисторов сложно подогнать при производстве, нельзя игнорировать напряжение смещения. Параметры датчиков очень сильно зависят от фактической температуры.

Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечникаЧто такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть фото Что такое магнитная проницаемость сердечника. Смотреть картинку Что такое магнитная проницаемость сердечника. Картинка про Что такое магнитная проницаемость сердечника. Фото Что такое магнитная проницаемость сердечника

Диамагнетик.

Но это не является решением проблемы. Во-первых, силовые линии одного магнита всё равно будут достигать другого магнита, то есть магнитное поле только уменьшается в толще диамагнетика, но не исчезает совсем. Во-вторых, если магниты замурованы в толще диамагнетика, то мы не можем их двигать и поворачивать относительно друг друга.

А если сделать из диамагнетика просто плоский экран, то этот экран будет пропускать сквозь себя магнитное поле. Причем, за этим экраном магнитное поле будет точно такое же, как если бы этого диамагнитного экрана не было бы вообще.

Это говорит о том, что даже замурованные в диамагнетик магниты не испытают на себе ослабления магнитного поля друг друга. В самом деле, ведь там, где находится замурованный магнит, прямо в объеме этого магнита диамагнетик попросту отсутствует. А раз там, где находится замурованный магнит, отсутствует диамагнетик, то значит, оба замурованных магнита на самом деле взаимодействуют друг с другом точно также, как если бы они не были замурованы в диамагнетике. Диамагнетик вокруг этих магнитов также бесполезен, как и плоский диамагнитный экран между магнитами.

Идеальный диамагнетик.

Нам нужен такой материал, который бы, вообще, не пропускал через себя силовые линии магнитного поля. Нужно чтобы силовые линии магнитного поля выталкивались из такого материала. Если силовые линии магнитного поля проходят через материал, то, за экраном из такого материала, они полностью восстанавливают всю свою силу. Это следует из закона сохранения магнитного потока.

В диамагнетике ослабление внешнего магнитного поля происходит за счет наведенного внутреннего магнитного поля. Это наведенное магнитное поле создают круговые токи электронов внутри атомов. При включении внешнего магнитного поля, электроны в атомах должны начать двигаться вокруг силовых линий внешнего магнитного поля. Это наведенное круговое движение электронов в атомах и создает дополнительное магнитное поле, которое всегда направлено против внешнего магнитного поля. Поэтому суммарное магнитное поле в толще диамагнетика становится меньше, чем снаружи.

Но полной компенсации внешнего поля за счет наведенного внутреннего поля не происходит. Не хватает силы кругового тока в атомах диамагнетика, чтобы создать точно такое же магнитное поле, как внешнее магнитное поле. Поэтому в толще диамагнетика остаются силовые линии внешнего магнитного поля. Внешнее магнитное поле, как бы, «пробивает» материал диамагнетика насквозь.

Единственный материал, который выталкивает из себя силовые линии магнитного поля, это сверхпроводник. В сверхпроводнике внешнее магнитное поле наводит такие круговые токи вокруг силовых линий внешнего поля, которые создают противоположно направленное магнитное поле в точности равное внешнему магнитному полю. В этом смысле сверхпроводник является идеальным диамагнетиком.

На поверхности сверхпроводника вектор напряженности магнитного поля всегда направлен вдоль этой поверхности по касательной к поверхности сверхпроводящего тела. На поверхности сверхпроводника вектор магнитного поля не имеет составляющую, направленную перпендикулярно поверхности сверхпроводника. Поэтому силовые линии магнитного поля всегда огибают сверхпроводящее тело любой формы.

Огибание сверхпроводника линиями магнитного поля.

Но это совсем не означает, что если между двумя магнитами поставить сверхпроводящий экран, то он решит поставленную задачу. Дело в том, что силовые линии магнитного поля магнита пойдут к другому магниту в обход экрана из сверхпроводника. Поэтому от плоского сверхпроводящего экрана будет только ослабление влияния магнитов друг на друга.

Это ослабление взаимодействия двух магнитов будет зависеть от того, на сколько увеличилась длина силовой линии, которая соединяет два магнита друг с другом. Чем больше длины соединяющих силовых линий, тем меньше взаимодействие двух магнитов друг с другом.

Это точно такой же эффект, как если увеличивать расстояние между магнитами без всякого сверхпроводящего экрана. Если увеличивать расстояние между магнитами, то длины силовых линий магнитного поля тоже увеличиваются.

Значит, для увеличения длин силовых линий, которые соединяют два магнита в обход сверхпроводящего экрана, нужно увеличивать размеры этого плоского экрана и по длине и по ширине. Это приведет к увеличению длин обходящих силовых линий. И чем больше размеры плоского экрана по сравнению с рассстоянием между магнитами, тем взаимодействие между магнитами становится меньше.

Взаимодействие между магнитами полностью исчезает только тогда, когда оба размера плоского сверхпроводящего экрана становятся бесконечными. Это аналог той ситуации, когда магниты развели на бесконечно большое расстояние, и поэтому длина соединяющих их силовых линий магнитного поля стала бесконечной.

Теоретически, это, конечно, полностью решает поставленную задачу. Но на практике мы не можем сделать сверхпроводящий плоский экран бесконечных размеров. Хотелось бы иметь такое решение, которое можно осуществить на практике в лаборатории или на производстве. (Про бытовые условия речи уже не идет, так как в быту невозможно сделать сверхпроводник.)

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *