Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

· сильные электромагниты для поднятия грузов,

· слабые электромагниты используются в электромагнитных реле,

· магнитная очистка воды,

· устройства из ферромагнетиков применяют в вычислительной технике для записи, хранения и считывания информации.

Материалы с большой коэрцититивной силой (более 1000 А/м) называются магнитотвердыми материалами. Они используются в качестве постоянных магнитов. Свойства постоянного магнита характеризуются кривой размагничивания гистерезисного цикла. Эта кривая может быть получена при намагничивании до насыщения замкнутого сердечника из ферромагнитного материала с последующим размагничиванием до нуля Качество материала, используемого для изготовления магнитов, в некоторой степени определяется произведением остаточной индукции (Вr) и коэрцитивной силы (Hc). Чем больше это произведение, тем лучше подходит магнитный материал для изготовления постоянных магнитов.

Магнитомягкие материалы используются в энергетике в качестве разнообразных магнитопроводов в трансформаторах, электрических машинах, электромагнитах и т.д.

Для уменьшения потерь на гистерезис выбирают материалы с пониженной коэрцитивной силой, а для уменьшения вихревых токов магнитопроводы собирают из отдельных пластин и используют металлы с повышенным удельным сопротивлением. Дело в том, что ЭДС самоиндукции, благодаря которой возникают вихревые токи, пропорциональна площади поперечного сечения контура. При рассечении площади n изолированными пластинами в каждой пластине наводится уменьшенная в n раз ЭДС. Мощность потерь при протекании вихревого тока пропорциональна квадрату напряжения (ЭДС) и обратно пропорциональна удельному сопротивлению. Поэтому уменьшение ЭДС в каждой из отдельных пластин и использование металлов с повышенным удельным сопротивлением приводит к уменьшению общих потерь.

Основной наиболее широко используемых в электротехнике магнитных материалов является низкоуглеродистая электротехническая сталь. Она выпускается в виде листов, толщиной от 0,2 мм до 4 мм, содержит не выше 0,04% углерода и не выше 0,6% других примесей. Максимальное значение магнитной проницаемости μmax ~4000, коэрцитивной силы Hc ~65-100 А/м. Наблюдается интересная закономерность: чем чище железо и чем лучше оно отожжено – тем выше магнитная проницаемость и тем ниже коэрцитивная сила. Для особо чистого железа эти параметры составляют: более 1 миллиона и менее 1 А/м, соответственно.

Если к железу добавить никель, то полученные материалы будут обладать повышенной магнитной проницаемостью. Такие сплавы называются пермаллои, они используются для изготовления сердечников малогабаритных силовых и импульсных трансформаторов. Практически такие же результаты по магнитной проницаемости можно получить, добавляя к железу кремний (9.5%) и алюминий (5.6%). Такие сплавы называются альсиферами.

Практически отсутствуют потери на вихревые токи в ферритах. Дело в том, что ферриты представляют собой оксидную керамику MeO+Fe2O3, которая является диэлектриком, либо полупроводником. Типичное удельное сопротивление феррита 103-104Ом·м. Это на 9-10 порядков превышает сопротивление металлов. Ясно, что вихревые токи в таком материале не возникнут. Магнитная проницаемость у ферритов обычно ниже, чем у стали и не превышают нескольких сотен, хотя есть ферриты с проницаемостью до нескольких тысяч. Применение в энергетике магнитомягких ферритов – высокочастотные трансформаторы, в ряде материалов потери малы вплоть до частот гигагерцевого диапазона. Однако при этом и магнитная проницаемость уменьшается до десятков.

Большую роль играют ферриты с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ). Они используются в качестве логических элементов в ЗУ, в качестве термодатчиков. Основной параметр – коэффициент прямоугольности пели гистерезиса, представляющий собой отношение остаточной индукции к максимальной, измеренной при Н=5 HC. Желательно, чтобы этот коэффициент был ближе к 1.

Магнитные материалы применяются в технике для изготовления магнитопроводов, постоянных магнитов, носителей информации (магнитные диски, барабаны, ленты) и т.п.

С прогрессом электронной техники предъявляются новые требования к магнитным материалам. Это обусловлено и миниатюризацией устройств, и необходимостью разработки запоминающих и логических элементов большой емкости и быстродействия при малом весе. Необходимы магнитные материалы, прозрачные в оптическом диапазоне, обладающие большой коэрцитивной силой, намагниченностью насыщения, сочетающие в себе магнитные и полупроводниковые свойства. Многие такие материалы можно создать на основе редкоземельных материалов.

В ЭВМ вся информация хранится в виде двоичного кода, то есть в виде комбинации нулей и единиц. Ферромагнетик может быть либо намагничен, либо – нет. Этим состояниям вещества соответствует значение бита информации. Таким образом, если создать в магнитном материале последовательность намагниченных и ненамагниченных зон, то он будет полностью отображать заложенную в него информацию, которую впоследствии можно неоднократно считывать и изменять.

На различных этапах создания ЭВМ в качестве запоминающих устройств (ЗУ) применялись магнитные барабаны, магнитные ленты, магнитные диски. Одним из современных ЗУ является ЗУ на цилиндрических магнитных доменах (ЦМД). В них в качестве магнитоактивной среды используется феррит - гранатовая пленка, в которой вектор намагниченности направлен перпендикулярно поверхности пленки (рис. 18.5).

Рис. 18.7.

Для считывания информации используют эффект Фарадея. Он заключается в том, что при прохождении поляризованного света через магнитоактивную среду плоскость поляризации света поворачивается, причем направление угла поворота зависит от направления намагниченности пленки. Тогда в системе поляризатор – анализатор (рис. 18.6) получается контрастная картина, в которой областям пленки с различными направлениями намагниченности соответствуют различные значения интенсивности прошедшего через эту систему светового потока. Применение фотоприемника позволяет преобразовать световой сигнал в электрический.

Рис. 18.8.

Для генерирования цилиндрических магнитных доменов используется тонкие магнитные пленки феррит – гранатов R3Fe5O12 и ортоферритов RFeO3. Первые содержат домены с размерами до 1 мкм, что позволяет получить плотность размещения информации до 107 бит/см2, вторые обладают рекордно высокими скоростями передвижения до 104 м/с.

Осуществление логических операций с помощью цилиндрических магнитных домен - устройств основывается на возможности движения цилиндрических магнитных доменов в пленке в двух, трех и т.д. напралениях.

В технике обычно используется многокристаллические пленки, выращиваемые на немагнитной подложке; кристаллическую структуру и постоянную решетки подложки подбирают в соответствии с требуемой структурой получаемой пленки.

Тесты к лекции №18

Тест 18.1.Вещество называется диамагнетиком, если…

£ поле внутри вещества усиливается незначительно

£ поле внутри вещества значительно усиливается по отношению к внешнему полю

£ поле внутри вещества не возникает в результате воздействия внешнего поля

£ поле внутри вещества равно внешнему полю

£ магнитное поле в магнетике меньше, чем внешнее поле

Тест 18.2.Вещество называется парамагнетиком, если…

£ магнитное поле в магнетиках меньше, чем внешнее поле

£ поле внутри вещества усиливается незначительно

£ поле внутри вещества значительно усиливается по отношению к внешнему полю

£ поле внутри вещества не возникает в результате воздействия внешнего поля

£ поле внутри вещества равно внешнему полю

Тест 18.3.Вещество называется ферромагнетиком

£ магнитное поле в магнетиках меньше, чем внешнее поле

£ поле внутри вещества усиливается незначительно

£ поле внутри вещества значительно усиливается по отношению к внешнему полю

£ поле внутри вещества не возникает в результате воздействия внешнего поля

£ поле внутри вещества равно внешнему полю

Тест 18.4.Область ферромагнетика с общим направлением магнитного момента называется...

£ домен

£ диполь

£ ядро

£ центр

£ доменный центр

Тест 18.5.Что означает слово гистерезис?

£ запаздывание

£ замедление

£ ускорение

£ опережение

£ затухание

Тесты к главе № 4.

Тест 1.Как направлен вектор магнитного момента относительно положительной нормали к плоскости пробного контура?

£ разнонаправлены

£ сонаправлены

£ под углом 30 градусов друг к другу

£ перпендикулярны друг к другу

Тест 2.Формула для расчета модуля вектора магнитной индукции поля в вакууме согласно закону Био-Савара-Лапласа.

Тест 3.Чему равна магнитная индукция в любой точке магнитного поля проводника?

£ индукции элементарного магнитного поля.

£ алгебраической сумме индукций элементарных магнитных полей.

£ векторной сумме индукций элементарных магнитных полей.

£ разнице векторов индукций элементарных магнитных полей.

Тест 4.Магнетики относятся к различным классам в зависимости от величины…

£напряженности магнитного поля

£магнитной проницаемости+

£магнитной индукции

£удельной проввдимости

£вектора намагниченности

Тест 5.По какому правилу определяют направление линий индукции магнитного поля тока?

£ правилу Био-Савара

£ правилу линий индукции

£ направление линий произвольное

£ правилу буравчика

Тест 6.Существование магнитомеханических явлений было доказано экспериментально:

£ Ампером

£ Фарадеем и Эйнштейном

£ Эйнштейном и де Хаасом

£ Барнетом

£ Кулоном

Тест 7. Как называется график зависимости индукции магнитного поля в веществе от напряженности внешнего магнитного поля при его намагничивании и размагничивании?

£ферродинамическая кривая

£ ферростатическая кривая

£ петля гистерезиса

£ линия Столетова

£кривая намагничивания

Тест 8.Какие вещества обладают ферромагнитными свойствами?

£ никель

£некоторые редкоземельные металлы, их сплавы и соединения

£ все варианты ответов верны

£некоторые полупроводниковые элементы и их соединения

£ железо

Тест 9.Верно ли это утверждение: «величина спонтанной намагниченности исчезает в точке Кюри»?

£ да, верно

£ нет, не верно

£ есть случаи, когда величина спонтанной намагниченности исчезает в точке Кюри, а есть, когда не исчезает

£ нет правильных вариантов ответа

Глава 5

Электромагнитные явления

19. Электромагнитная индукция. Опыты, закон индукции Фарадея и правило Ленца. Самоиндукция и взаимоиндукция. Энергия и плотность энергии магнитного поля.

20. Получение переменной ЭДС. Сопротивление, индуктивность и емкость и цепи переменного тока. Закон Ома для цепей переменного тока. Резонанс в последовательной и параллельной цепи. Проблема передачи электроэнергии на расстояние, трансформатор.

21. Электрический колебательный контур. Собственные колебания. Формула Томсона. Затухающие колебания. Вынужденные колебания в контуре. Резонанс. Электрические автоколебания. Автогенератор на вакуумном триоде и биполярном транзисторе.

22. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Уравнения Максвелла в интегральной форме. Плоские электромагнитные волны в вакууме, скорость их распространения.

23. Излучение электромагнитных волн. Опыты Герца, вибратор Герца. Изобретение радиосвязи А.С. Поповым. Принцип радиосвязи и радиолокации.

Электромагнитная индукция. Опыты, закон индукции Фарадея и правило Ленца. Самоиндукция и взаимоиндукция. Энергия и плотность энергии магнитного поля[11]

Электромагнитная индукция

Изменяющееся магнитное поле вызывает появление ЭДС индукции εинд. Это явление Фарадей назвал электромагнитной индукцией. Под влиянием ЭДС индукции в замкнутом проводнике возникает электрический ток.

Опыт 19.1.Явление электромагнитной индукции[8.9]

Оборудование:

1. Гальванометр от демонстрационного вольтметра.

2. Амперметр демонстрационный.

3. Магнит дугообразный.

4. Магнит прямой.

5. Трансформатор универсальный.

6. Реостат на 50 Ом.

7. Выключатель демонстрационный.

8. Штатив универсальный.

9. Батарея аккумуляторов.

10. Провода соединительные.

11. Ящик - подставка.

Рис. 19.1.

Рис. 19.2.

Рис. 19.3.

Ход работы.

1.Возьмем соленоид, соединенный с гальванометром , и будем вдвигать в него постоянный магнит. Оказывается, что при движении магнита стрелка гальванометра отклоняется. Если же магнит останавливается, то стрелка гальванометра возвращается в нулевое положение. То же самое получается при выдвижении магнита из соленоида или при надевании соленоида на неподвижный магнит. Такие опыты показывают, что индукционный ток возникает в соленоиде только при относительном перемещении соленоида и магнита.

2. Будем опускать в соленоид катушку с током. Оказывается, что и в этом случае в соленоиде возникает индукционный ток только при относительном перемещении соленоида и катушки.

3. Вставим катушку в соленоид и закрепим их неподвижно. При этом тока в соленоиде нет. Но в моменты замыкания или размыкания цепи катушки А в соленоиде появляется индукционный ток. То же самое получается в моменты усиления или ослабления тока в катушке с помощью изменения сопротивления R.В дальнейшем цепь катушки , соединенную с источником электрической энергии, будем называть первичной, а цепь соленоида, в которой возникает индукционный ток, – вторичной. Эти же названия будем применять и к самим катушкам.

4. Включим первичную катушку в сеть переменного тока, а вторичную катушку соединим с лампой накаливания. Оказывается, лампа непрерывно горит, пока в первичной катушке течет переменный ток.Нетрудно заметить, что общим для всех описанных опытов является изменение магнитного поля в соленоиде, которое и создает в нем индукционный ток.5.Выясним теперь, всякое ли изменение магнитного поля вокруг замкнутого контура наводит в нем индукционный ток. Возьмем плоский контур в виде рамки, соединенной с гальванометром. Поместим рядом с рамкой магнит так, чтобы его линии индукции не проходили внутри рамки, а находились в ее плоскости. Оказывается, что при перемещении рамки или магнита вдоль плоскости рисунка стрелка гальванометра не отклоняется. Если же рамку поворачивать вокруг оси, то в ней возникает индукционный ток.

Вывод:

индукционный ток (и э. д. с. индукции) в замкнутом контуре появляется только в том случае, когда изменяется магнитный поток, который проводит через площадь, охваченную контуром.

ЭДС электромагнитной индукции в контуре пропорциональна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, натянутую на контур:

- магнитный поток

В свою очередь, магнитный поток имеет две компоненты: потокосцепление Y и поток рассеяния Фрас, т.е.:

Ф = Y + Фрас , (19.3)

Y - потокосцепление,

Фрас – поток рассеивания.

Потокосцепление Y - это часть магнитного потока, пронизывающего объем проводника. Поток рассеяния Фрас – это часть магнитного потока, не связанного с проводником, а пронизывающего окружающее пространство.

Направление индукционного тока можно определить по правилу Ленца, которое гласит, что индукционный ток всегда препятствует причине, его порождающей.

Опыт 19.2.Правило Ленца[8,9].

Оборудование:

1. Прибор для демонстрации правила Ленца.

2. Магнит прямой.

Рис. 19.4.

Ход работы

1.Будем вдвигать магнит в сплошное кольцо коромысла. Кольцо отталкивается от магнита, что приводит к вращению коромысла. 2.Введем магнит внутрь сплошного кольца и будем магнит выводить. Кольцо будет притягиваться к магниту, что приведет к вращению коромысла.

3.Будем вводить (или выводить) магнит внутрь разрезанного кольца. Коромысло остается в покое.

Вывод:

Магнитное поле индукционного тока всегда противодействует изменению внешнего магнитного потока. В случае с разрезанным кольцом индукционный ток отсутствовал. Следовательно, отсутствовало и взаимодействие кольца с магнитом.

Поясним правило Ленца на следующей модели.

Пусть имеется два контура, по одному из которых течет ток i1.

Рис. 19.6.

При приближении первого контура ко второму, индукция поля в области второго контура увеличивается, поэтому магнитного поля , связанного с индукционным током i2, должно быть таково, чтобы препятствовать этому увеличению, т.е. , отсюда определим направление i2 (рис. 19.7,а,б).

Рис. 19.7,а, б [3].

В электромагнетизме для характеристики свойств проводника возбуждать вокруг себя то или иное магнитное поле вводится понятие индуктивности проводника (в некотором смысле это аналогично введению понятия электроемкости в электростатике).

– индуктивность проводника.

Индуктивностью называется физическая величина, численно равная потоку сцепления при силе тока в проводнике в 1 А.

Итак,

Вычислим индуктивность соленоида. Возьмем бесконечно длинный соленоид (бесконечно длинным считается такой соленоид, длина которого много больше его диаметра). При протекании по нему тока I внутри соленоида возникает однородное магнитное поле, индукция которого определяется по формуле . Поток через каждый из витков равен F=BS, а полный магнитный поток, сцепленный с соленоидом, можно вычислить по формуле:

где l – длина соленоида , S – площадь поперечного сечения, n – число витков, приходящихся на единицу длины (тогда произведение nl - полное число витков соленоида N).

Итак, для индуктивности очень длинного соленоида имеем:

где V=lS – объем соленоида.

megapredmet.ru

Магнитные материалы и их применение

· сильные электромагниты для поднятия грузов,

· слабые электромагниты используются в электромагнитных реле,

· магнитная очистка воды,

Материалы с большой коэрцититивной силой (более 1000 А/м) называются магнитотвердыми материалами. Они используются в качестве постоянных магнитов. Свойства постоянного магнита характеризуются кривой размагничивания гистерезисного цикла. Эта кривая может быть получена при намагничивании до насыщения замкнутого сердечника из ферромагнитного материала с последующим размагничиванием до … нуля Качество материала, используемого для изготовления магнитов, в некоторой степени определяется произведением остаточной индукции (Вr) и коэрцитивной силы (Hc). Чем больше это произведение, тем лучше подходит магнитный материал для изготовления постоянных магнитов.

На различных этапах создания ЭВМ в качестве запоминающих устройств (ЗУ) применялись магнитные барабаны, магнитные ленты, магнитные диски. Одним из современных ЗУ является ЗУ на цилиндрических магнитных доменах (ЦМД). В них в качестве магнитоактивной среды используется феррит — гранатовая пленка, в которой вектор намагниченности направлен перпендикулярно поверхности пленки (рис. 18.5).

Рис. 18.7.

Рис. 18.8.

Осуществление логических операций с помощью цилиндрических магнитных домен — устройств основывается на возможности движения цилиндрических магнитных доменов в пленке в двух, трех и т.д. напралениях.

Тесты к лекции №18

Тест 18.1.Вещество называется диамагнетиком, если…

£ поле внутри вещества усиливается незначительно

£ поле внутри вещества значительно усиливается по отношению к внешнему полю

£ поле внутри вещества не возникает в результате воздействия внешнего поля

£ поле внутри вещества равно внешнему полю

£ магнитное поле в магнетике меньше, чем внешнее поле

Тест 18.2.Вещество называется парамагнетиком, если…

£ магнитное поле в магнетиках меньше, чем внешнее поле

£ поле внутри вещества усиливается незначительно

£ поле внутри вещества значительно усиливается по отношению к внешнему полю

£ поле внутри вещества не возникает в результате воздействия внешнего поля

£ поле внутри вещества равно внешнему полю

Тест 18.3.Вещество называется ферромагнетиком

£ магнитное поле в магнетиках меньше, чем внешнее поле

£ поле внутри вещества усиливается незначительно

£ поле внутри вещества значительно усиливается по отношению к внешнему полю

£ поле внутри вещества не возникает в результате воздействия внешнего поля

£ поле внутри вещества равно внешнему полю

Тест 18.4.Область ферромагнетика с общим направлением магнитного момента называется…

£ домен

£ диполь

£ ядро

£ центр

£ доменный центр

Тест 18.5.Что означает слово гистерезис?

£ запаздывание

£ замедление

£ ускорение

£ опережение

£ затухание

Тесты к главе № 4.

£ разнонаправлены

£ сонаправлены

£ под углом 30 градусов друг к другу

£ перпендикулярны друг к другу

Тест 3.Чему равна магнитная индукция в любой точке магнитного поля проводника?

£ индукции элементарного магнитного поля.

£ алгебраической сумме индукций элементарных магнитных полей.

£ векторной сумме индукций элементарных магнитных полей.

£ разнице векторов индукций элементарных магнитных полей.

Тест 4.Магнетики относятся к различным классам в зависимости от величины…

£напряженности магнитного поля

£магнитной проницаемости+

£магнитной индукции

£удельной проввдимости

£вектора намагниченности

Тест 5.По какому правилу определяют направление линий индукции магнитного поля тока?

£ правилу Био-Савара

£ правилу линий индукции

£ направление линий произвольное

£ правилу буравчика

Тест 6.Существование магнитомеханических явлений было доказано экспериментально:

£ Ампером

£ Фарадеем и Эйнштейном

£ Эйнштейном и де Хаасом

£ Барнетом

£ Кулоном

£ферродинамическая кривая

£ ферростатическая кривая

£ петля гистерезиса

£ линия Столетова

£кривая намагничивания

Тест 8.Какие вещества обладают ферромагнитными свойствами?

£ никель

£некоторые редкоземельные металлы, их сплавы и соединения

£ все варианты ответов верны

£некоторые полупроводниковые элементы и их соединения

£ железо

Тест 9.Верно ли это утверждение: «величина спонтанной намагниченности исчезает в точке Кюри»?

£ да, верно

£ нет, не верно

£ есть случаи, когда величина спонтанной намагниченности исчезает в точке Кюри, а есть, когда не исчезает

£ нет правильных вариантов ответа

Глава 5

Электромагнитные явления

refac.ru

Магнитные материалы их свойства, применение, классификация

Для создания элементов и устройств систем управления и автоматики используются магнитные материалы, в которых, главным образом, выставляют такие требования:

1.Материал должен легко намагничиваться под действием постоянного поля или однополярного импульса поля и легко перемагничиваются в переменном поле, есть петля гистерезиса должна быть достаточно узкой с малым значением Н С и большим значением m. Такие требования позволяют повысить чувствительность электромагнитных элементов.

2.Материалы должен иметь большое значение индукции насыщения В S, т.е. обеспечивать проникновение большого магнитного потока в сердечник с соответствующим поперечным сечением. Выполнение такого требования позволяет получить наименьшие габариты и массу устройства, а если заданы габариты — то наибольшую мощность или напряжение на выходе устройства.

3.Пид работе в переменном магнитном поле в материале должны быть наименьшие затраты, которые образуют вихревые токи, магнитная вязкость и гистерезис, потому что они определяют рабочую температуру сердечника и устройства. Их снижение не только повышает КПД устройства, а также позволяет создать элементы, которые работают на повышенных частотах (400, 500, 1000 Гц и более) и имеют значительно большее быстродействие и меньшие габариты и массу, чем элементы, которые питаются напряжением промышленной частоты 50 Гц .

Кроме перечисленных основных требований к магнитных материалов, используемых в тех или других электромагнитных устройствах, выставляют специфические требования.

Так, для улучшения температурной стабильности (неизменности магнитных свойств при изменении температуры окружающей среды) важно, чтобы точка Кюри материала была как можно выше.

Чем ближе к единице коэффициент прямоугольности материала, тем линейная зависимость выходного сигнала от входного, тем легче распознаются сигналы в цифровых устройствах.

Ярко обнаружена магнитная анизотропия повышает качество устройств на тонких магнитных пленках, а высокая чистота кристаллической структуры материала является необходимым условием создания устройств на цилиндрических магнитных доменах.

Магнитные материалы можно разделить на магнитно-твердые, для которых напряженность Н с составляет десятки и сотни ампер на сантиметр и магнитно-мягкие с напряженностью Н с в десятые и сотые доли ампера на сантиметр. Магнитно-твердые материалы используются для изготовления постоянных магнитов, магнитно-мягкие — для изготовления элементов, в которых поле создается токами, проходящими по обмотках.

Для создания элементов и устройств СУА применяют, главным образом, магнитно-мягкие материалы. Магнитно-твердые порошковые материалы входят в феролакы, которыми покрывают магнитные ленты и диски.

Магнитно-мягкие материалы, можно разделить на три группы: электротехнические стали, сплавы на основе железа с другими металлами (никель, кобальт, алюминий) и ферриты (неметаллические ферромагнетики).

Электротехнические стали наиболее дешевые материалы, имеющие большие индукции насыщения (порядка 1,8 … 2,3 Тл), и это позволяет создавать из них компактные и дешевые электромагнитные элементы. Но из-за относительно большой (по сравнению с железоникелевых сплавами) коэрцитивная силу электротехнической стали (порядка 0,1 ¸ 0,5 А / см) чувствительность стальных элементов к изменениям внешнего поля, которое образуется обмотками, невелика.

Зализоникелевые сплавы (пермаллоя) дороже стальных в 15-20 раз, имеют меньшую индукцию насыщения, но позволяют получать высокочувствительные магнитные элементы за счет малой коэрцитивной силы и высокой начальной магнитной проницаемости. Зализоникелеви сплавы изготовляют в виде листов или лент. Толщина ленты иногда достигает нескольких микрометров.[adsense_id=»1″]

Зализоалюминиевые сплавы 16ЮХ и 16ЮМ, которые содержат в своем составе 16% алюминия, по магнитным свойствам не уступают пермаллой, но имеют повышенную (10 … 20 раз больше, чем в пермаллой) износостойкость. Их широко применяют для изготовления магнитных головок в устройствах магнитной записи, где в процессе работы головка непрерывно трется о поверхность ленты.

Ферриты — это неметаллические магнитные материалы (твердые растворы), изготовленные из смеси оксидов железа с оксидами магния, меди, марганца, никеля и других металлов. Общая формула ферритов имеет вид МеO × Fе2 Оз, где Me — любой металл.

Оксиды измельчают на маленькие куски и смешивают в определенной пропорции. Магнитопроводы необходимых размеров и конфигураций прессуют из полученной смеси при давлении 10-30 кН / см 2 (1-3 т / см 2) и выжигают при температуре 1200-1400 ° С. Готовые магнитопроводы серо-черного цвета имеют высокую твердость, но довольно хрупкие. Обмотки обычно наматывают без непосредственно на ферритовые магнитопроводы без дополнительной изоляции последних. Удельныйэлектрическое сопротивление ферритов в миллионы раз больше чем у металлических ферромагнетиков, что практически устраняет вихревые токи. Это позволяет перемагничиные ферриты с частотой в сотни килогерц и обеспечивать высокую скорость выполнения операций современных управляющих и вычислительных машин. Наиболее распространенные магниево-марганцевые ферриты марок ВТ (1.3ВТ, 0,16 ВТ и др.).. Они имеют относительно низкую точку Кюри (140 — 300 ° С), что обусловливает значительную изменение их магнитных параметров при нагревании. Ферриты на базе лития, с точкой Кюри 630 ° С, имеют значительно лучшие температурные характеристики. Для магнитопроводов цифровых устройств широко применяют бифериты, есть ферриты с двумя металлами, например магниево-марганцевые или литий-натриевые ферриты, а также полифериты, которые являются твердыми растворами трех и более ферритов.

Магнитно-твердые материалы. Магнитно-твердые материалы, как уже отмечалось, применяют:

— Для изготовления постоянных магнитов;

— Для записи информации (например, для звукозаписи).

При оценке свойств магнитно-твердых материалов могут оказаться существенными механические свойства (прочность), обрабатываемость материала в процессе производства, а также плотность, удельное электрическое сопротивление, стоимость и др.. Особенно важно в некоторых случаях вопрос стабильности магнитных свойств.

Важнейшими материалами для постоянных магнитов являются сплавы Fe-Ni-Al. Большую роль в образовании высококоэрцитивной состояния этих сплавов играет механизм дисперсионного твердения.

Такие материалы имеют большое значение коэрцитивной силы, потому что их намагничивания происходит в основном за счет процессов вращения.[adsense_id=»1″]

Сплавы Fe-Ni-Al без легирующих элементов не применяют из-за их сравнительно низкие магнитные свойства. Наиболее распространенными являются сплавы, легированные медью и кобальтом. Висококобальтови сплавы, содержащие более 15% Co, как правило, используют с магнитной или с магнитной и кристаллической текстурой.

Магнитная текстура является результатом термомагнитного обработки, которая заключается в охлаждении в магнитном поле напряженностью 160-280 кА / м сплава от высоких температур (1250-1300 0 С) до примерно 500 0 С. При этом рост магнитных характеристик происходит только в направлении действия поля, т.е. материал становится магнитно-анизотропными.

Дальнейшее существенное повышение магнитных свойств сплавов Fe-Ni-Al-(Co) возможно созданием магнитов из макроструктурой в виде столбчатых кристаллов. Кристаллическую структуру получают в процессе особых условий охлаждения сплава.

Приведем краткие рекомендации по выбору марок сплавов. Безкобальтови сплавы (ЮНД и др.). Есть дешевые, их свойства относительно низкие. Сплавы ЮНДК15 и ЮНДК18 применяют, когда требуются относительно высокие магнитные свойства и материал не должен иметь магнитную анизотропию. Сплавы, содержащие 24% Со (ЮН13ДК24 и др.)., Имеют высокие магнитные свойства в направлении магнитной текстуры, хорошо технологически освоены и имеют широкое применение.

Сплавы с направленной кристаллизацией, например ЮН13ДК25БА, и др.., Имеющих наибольшую W max и, следовательно, могут обеспечить наименьшие массу и габариты магнитных систем.

В тех случаях, когда система разомкнутая, применяют сплавы с наиболее высокой Н с, например титанистий сплав ЮНДК35Т5.

Сплавы с монокристалевой структурой (ЮНДК35Т5АА и ЮНДК40Т8АА) по сравнению со сплавами с направленной кристаллизацией имеют следующие преимущества: более высокие магнитные свойства за счет дальнейшего совершенствования структуры, наличие трех взаимно перпендикулярных направлений, в которых свойства оптимальны; лучшие механические свойства.

Основные недостатки сплавов Fe-Ni-Al-(Co) — плохие механические свойства (высокие твердость и хрупкость), что значительно усложняет их механическую обработку.

Магниты из порошков. Магниты, которые получают методами порошковой металлургии, можно разделить на металлокерамические, металопластични и оксидные.

Для первых двух групп физические процессы образования высококоэрцитивной состояния зависят от тех же причин, что и для монолитных магнитов, для двух других групп необходимым условием получения высококоэрцитивной свойств является измельченный до определенной степени дисперсии состояние, которому соответствует однодоменна структура.

Металлокерамические магниты получают из металлических порошков прессованием их без материала, что их связывает, и спеканием при высокой температуре. По магнитным свойствам они лишь немного уступают литым магнитам, но дороже остальных.

Металопластичные магниты производят, как металлокерамические, из металлических порошков, но прессуют их вместе с изолирующей связкой и подвергают нагреву до невысокой температуры, необходимой для полимеризации вещества, что их связывает. По сравнению с отлитыми магнитами они снижены магнитные свойства, но имеют большой электрическое сопротивление, малый плотностью и относительно дешевы.

Среди окислительных магнитов практическое значение имеют магниты на основе ферритов бария и кобальта.

Бариевые магниты. Промышленность выпускает две группы бариевых магнитов: изотропные (БИ) и анизотропные (БА).

Бариевые магниты по сравнению с отлитыми имеют очень большую коэрцитивная силу и малый остаточную индукцию. Удельное электрическое сопротивление r бариевых магнитов в миллионы раз выше, чем r металлических материалов, что позволяет использовать бариевые магниты в магнитных цепях, которые подвергаются воздействию полей высокой частоты. Бариевые магниты не содержат дефицитных и дорогих материалов, они примерно в 10 раз дешевле чем магниты с ЮНДК24.

К недостаткам бариевых магнитов следует отнести плохие механические свойства (высокие хрупкость и твердость) и, самое главное, большую зависимость магнитных свойств от температуры. Температурный коэффициент остаточной магнитной индукции ТК В r бариевых магнитов примерно в 10 раз больше, чем ТК B r литых магнитов. Кроме того, бариевые магниты имеют необратимость свойств при охлаждении, т.е. имеют более высокую температурную стабильность, чем бариевые. Однако и они имеют температурный гистерезис, но он появляется не в области отрицательных температур, как в бариевых магнитов, а при положительных температурах (при нагревании свыше 80 ° С).

Другие материалы для постоянных магнитов.

Мартенситные стали. Мартенсит называют вид микроструктуры стали, получаемой при ее закалке. Образование мартенсита сопровождается значительными объемными изменениями, созданием большого внутреннего напряжения решетки и возникновением больших значений коэрцитивной силы.

Мартенситные стали начали применять для изготовления постоянных магнитов раньше других материалов. В данное время их используют сравнительно мало из-за низких магнитные свойства. Однако полностью от них еще не отказались, потому что они недороги и допускают механическую обработку на металлорежущих станках.

Сплавы, пластически деформируются. Эти сплавы обладают высокими в отношении механической обработки свойства. Они хорошо штампуются, режутся ножницами, обрабатываются на металлорежущих станках. Из сплавов, пластически деформируются, можно изготовить ленты, пластины, листы, проволока. В отдельных случаях (при изготовлении мелких магнитов сложной конфигурации) целесообразно применение металлокерамической технологии. Марок сплавов, пластически деформируются много, и физические процессы, благодаря которым они имеют высокие магнитные свойства, разнообразны. Наиболее распространенные сплавы кунифе (Cu-Ni-Fe) и викалой (Co-V). Сплавы кунифе анизотропные, намагничиваются в направлении прокатки, часто применяются в виде проволоки малых толщин, а также штамповки. Викалой применяют для изготовления мельчайших магнитов сложной или ажурной конфигурации и как высокопрочные магнитные ленты или проволока.

Сплавы на основе благородных металлов. К ним относятся сплавы серебра с марганцем и алюминием (сильманал) и сплавы платины с железом (77,8% Pt; 22,2% Fe) или платины с кобальтом (76,7% Pt; 23,3 % Со). Материалы этой группы, особенно те, которые содержат платину, очень дорогие, поэтому их применяют только для сверхминиатюрных магнитов массой в несколько миллиграммов. При изготовлении магнитов из всех сплавов этой группы широко используют металлокерамическую технологию.

Эластичные магниты. Как отмечалось, важнейшим недостатком основных групп материалов для постоянных магнитов — литых сплавов и магнитотвердых ферритов — является их плохие механические свойства (высокие твердость и хрупкость). Применение же сплавов, пластически деформируются ограничено их высокой стоимостью. В последнее время появились магниты на резиновой основе. Они могут быть любой формы, что позволяет технология резины — в виде шнуров, длинных полос, листов и т.п. Такой материал легко режется ножницами, штампуется, сгибается, скручивается. Известно применение «магнитной резины» как писем магнитной памяти для вычислительных машин, магнитов для систем отклонения в телевидении, магнитов, корректируют, и др..

Эластичные магниты изготавливаются из резины и мелкого порошка магнитотвердых материалов (наполнитель). В качестве наполнителя чаще всего используют феррит бария.

Материалы для магнитных лент. Под магнитными лентами понимают носители магнитной записи информации. Наибольшее распространение имеют сплошные металлические ленты из нержавеющей стали, биметаллические ленты и ленты на пластмассовой основе с порошковым рабочим слоем. Сплошные металлические ленты используют, главным образом, в специальных целях и при работе в широком температурном диапазоне; ленты на пластмассовой основе имеют более широкое применение. Основное назначение носителя магнитной записи состоит в создании на поверхности воспроизведенной головки магнитного поля, напряженность которого меняется (при протяжке ленты) во времени так же, как и сигнал, что записывается. Свойства лент с покрытием магнитными порошками существенно зависят не только от свойств исходных материалов, но и от степени измельчения частиц, объемной плотности магнитного материала в рабочем слое, ориентации частиц при наличии у них анизотропии формы и т.п.

Рабочий слой (или толщина металлической ленты) должен быть как можно тоньше, а сама лента — гладкой и гибкой для обеспечения максимального взаимодействия (магнитного контакта) между магнитными материалами ленты и головки. Остаточная намагниченность материала должна быть возможно более высокой.

К коэрцитивной силы предъявляют противоречивые требования: для уменьшения саморозмагничування необходимо по возможности более высокое значение Н с (не менее 24 кА / м), а для облегчения процесса стирания записи желательна малая Н с. Требования высокой остаточной намагниченности и минимальной чувствительности к саморозмагничування наилучшим образом удовлетворяются при прямоугольной форме участка розмагничувальнои петли гистерезиса, т.е. желательно иметь максимальное значение коэффициента выпуклости. Температурные и другие изменения магнитных свойств материала ленты должны быть наименьшими.

Промышленность выпускает магнитофонные ленты из сплава, не ржавеет, ЭП-31А и биметалла ЕП-352/353. Ленты имеют толщину 0,005-0,01 мм, Н с = 24 — 40 кА / м; В r = 0,08 Тл.

Отечественные ленты на пластмассовой основе изготавливают преимущественно типов А2601-6 (тип 6 — для студийных магнитофонов) и А4402 — 6 (тип 10 — для бытовых и репортажных). В соответствии ГОСТу в обозначениях лент используют следующее: первый элемент — буквенный индекс означает назначение ленты: А — звукозапись, Т — видеозапись, В — вычислительная техника, И — точный запись: второй элемент — цифровой индекс (от 0 до 9), обозначает материал основы: 2 — диацетилцелюлоза, 3 — триацетилцелюлоза, 4 — полиетилентерефталаг (лавсан), третий элемент — цифровой индекс (от 0 до 9), означает толщину ленты:2 — 18 мкм, 3 — 27 мкм, 4 — 36 мкм, 6 — 55 мкм, 9 — более 100 мкм, четвертый элемент — цифровой индекс (от 01 до 99), означает номер технологической разработки; пятый элемент — числовое значение номинальной ширины ленты в миллиметрах. После пятого элемента должен быть дополнительный буквенный индекс: П — для перфорированных лент; Р — для лент, используемых в радиовещании Б — для лент с бытовых магнитофонов.

В качестве материалов для магнитных порошков находят применение: феррит железа (магнетит), феррит кобальта, двуокись хрома и др.. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Наибольшее применение получил гамма-окись железа (g-Fe 2 O 3) игольчатой формы с длиной частиц около 0,4 мкм и отношением длины к диаметру, приблизительно равным трем. Получается порошок (g-Fe 2 O 3) за счет окисления магнетита (феррита железа) FeО × Fe 2 O 3 нагреванием его на воздухе при температуре около 150 о С.

Изготовление магнитных лент может быть разнообразным. Чаще рабочий слой (магнитный лак) наносят на готовую основу, например, поливом лака из фильеры. Магнитный лак готовится заранее и состоит из магнитного порошка, связующего, растворителя, пластификатора и различных добавок, способствующих смачиванию и разделения частиц порошка и уменьшению абразивности рабочего слоя.

При использовании порошков с анизотропией формы частиц (например, игольчатых g-Fe) в процессе производства ленты доли ориентируются определенным образом в результате воздействия на них магнитного поля. Окончательное обработки ленты состоит в каландрирования и полировке для улучшения качества ее поверхности.

Лента типа 6 обеспечивает высокое качество записи и воспроизведения звука при использовании в профессиональной аппаратуре на скорости 19,05 см / с и в бытовых магнитофонах на скорости 9,53 и 4,75 см / с.[adsense_id=»1″]

Ленты необходимо хранить при температуре 10-25 ° С и относительной влажности воздуха 50-60%; недопустима температура выше 30 ° С, температура ниже 10 ° С не рекомендуется.

Помимо типов 6 и 10 отечественная промышленность производит и другие типы лент, например ленту Т4402-50 шириной 50,8 мм для поперечно-строчной записи черно-белого изображения.

Сплавы на основе редкоземельных металлов (РЗМ). Ряд соединений и сплавов с РЗМ имеет очень высокие значения коэрцитивной силы и максимальной удельной энергии. Из этой группы материалов наиболее интересные интерметаллических соединения типа RСо 5, где R — редкоземельный металл.

Кроме рассмотренных основных групп магнитных материалов в технике используют и некоторые другие, которые имеют ограниченную область применения.

Термомагнитные материалы. Термомагнитными называют материалы с существенной зависимостью магнитной индукции (точнее, намагниченности насыщения, потому что обычно термомагнитный материал работает в режиме насыщения) от температуры в определенном интервале (в большинстве случаев +60 ¸ -60 0 С). Термомагнитные материалы используют, главным образом, как магнитные шунты или дополнительные опоры. Включение таких элементов в магнитные цепи позволяет осуществить компенсацию температурной погрешности или обеспечить изменение магнитной индукции в воздушном зазоре по заданному закону (терморегулирования).

Магнитострикционные материалы. Магнитострикции имеет непосредственное техническое применение в магнитострикционных вибраторах (генераторах) звуковых и ультразвуковых колебаний, а также в некоторых радиотехнических схемах и устройствах (вместо кварца для стабилизации частоты, в электромеханических фильтрах и т.д.).

В качестве магнитострикционных материалов применяют никель, пермендюр (сплавы Fe-Co, отличающиеся высокой намагниченностью насыщения), Альфер (сплавы Fe-Al), никелевый и никелькобальтовий ферриты и др..

Никель имеет большое абсолютное значение коэффициента магнитострикции насыщения l S = D l / l = -35 × 10 -6 (l — длина пластины к воздействию поля, D l — изменение длины в результате воздействия поля; знак минус означает уменьшение длины). Обычно применяют никель марки Н толщиной 0,1 мм в виде жесткой необожженной ленты. После вырубки пластины оксидируют нагреванием на воздухе до 800 о С в течении 15-25 мин. Образованная таким образом оксидная пленка служит для электрической изоляции пластин при составлении пакета. Никель имеет высокие антикоррозийные свойства и малый температурный коэффициент модуля упругости.

В последнее время более широко применяют магнитострикционные ферриты, особенно в прецизионных фильтрах.

Сплавы с высокой индукцией насыщения. Из обычных материалов наивысшую индукцию имеет железо (»2,1 Тл).

В тех случаях, когда выдвигаются наиболее высокие требования к габаритам устройства, его массы и размера потока, применяют зализокобальтови сплавы, в которых индукция насыщения достигает 2,43 Тл, что позволяет получить экономию в массе и объеме по сравнению с железом на 15 — 20%. На практике используют сплавы, содержащие 30-51% Со и 1,5-2,0% V, улучшает технологические свойства сплавов, возможность обработки их в холодном состоянии. Эти сплавы называют пермендюр.

Индукция насыщения сплавов с большим и малым содержанием кобальта примерно одинакова. Висококобальтови сплавы в слабых и средних полях имеют большие значения магнитной проницаемости, чем низькокобальтови, однако последние дешевле.[adsense_id=»1″]

Кроме большого значения индукции насыщения пермендюр имеет значительную обратимую проницаемость, что делает его особенно ценным как материал для телефонных мембран. Недостатки пермендюр: малый удельное электрическое сопротивление r, высокая стоимость и дефицитность кобальта и ванадия. Пермендюр применяют в постоянных магнитных полях или в слабых переменных полях с сильным подмагничиванием постоянным полем. Из материалов этой группы нормированный сплав 50 КФ (49,0-51% Со; 1,5-2,0% V). Сплав имеет индукцию насыщения не менее 2,35 Тл и q = 980 ° С.

Преимущество зализокобальтових сплавов перед технически чистым железом ощущается при магнитной индукции выше 1,0 Тл. Различие в значениях магнитной проницаемости достигает максимума при значении магнитной индукции около 1,8 Тл, при этом проницаемость кобальтовых сплавов больше проницаемости мягких сортов железа в десятки раз.

Васюра А.С. — Книга «Элементы и устройства систем управления автоматики»

Понравилось это:

Нравится Загрузка...

Похожее

vetrodvig.ru

Смотрите также

..:::Новинки:::..

Windows Commander 5.11 Свежая версия.

Новая версия
IrfanView 3.75 (рус)

Обновление текстового редактора TextEd, уже 1.75a

System mechanic 3.7f
Новая версия

Обновление плагинов для WC, смотрим :-)

Весь Winamp
Посетите новый сайт.

WinRaR 3.00
Релиз уже здесь

PowerDesk 4.0 free
Просто - напросто сильный upgrade проводника.

..:::Счетчики:::..