Магнитный Гистерезис

ГИСТЕРЕЗИС ГИСТЕРЕЗИС (от греч . hysteresis - отставание), запаздывание изменения физической величины, характеризующей состояние вещества (намагниченности М ферромагнетика, поляризации P сегнетоэлектрика и т. п.), от изменения другой физической величины, определяющей внешние условия (напряженности магнитного H и электрического E полей). Гистерезис наблюдается в тех случаях, когда состояние тела определяется внешними условиями не только в данный момент времени, но и в предшествующие моменты. Наиболее важны: магнитный гистерезис, сегнетоэлектрический гистерезис и упругий гистерезис. Неоднозначная зависимость M от H , P от E и др. при циклическом изменении H , E и др. изображается петлей гистерезиса. Гистере м зис (от греч. хуфЭсзуйт , hysteresis — отстающий) — свойство систем (обычно физических ), которые не сразу следуют приложенным силам, а реагируют медленно, то есть системы зависят от собственной истории. Магнитный Гистерезис . Для понимания явления магнитного Гистерезиса необходимо ввести понятие Ферромагнетика . Ферромагнитные тела образуют третий, особый класс магнетиков наряду с Парамагнетиками и Диамагнетиками . Свое на звание ферромагнетики получили от наименования основного представителя этого класса веществ – железа. К ферромагнетикам относятся кобальт, никель, гадолиний, тербий, диспрозий , эрбий, ряд сплавов и химических соединений. В отличие от диа- и парамагнетиков, они сильно намагничиваются (µ ›› 1). 1. Магнитная проницаемость ферромагнетиков зависит от напряженности внешнего магнитного поля. С увеличением напряженности µ (магнитная проницаемость) сначала возрастает, а затем, достигнув максимального значения µ max , падает, стремясь при больших Н (напряженность внешнего поля) к единице. рис. 1 2. Намагниченность I ферромагнетиков зависит от Н сложным образом, тогда как в случае слабомагнитных веществ ( диа- и парамагнетиков) I из меняется с напряженностью поля линейно. Из рисунка 2 видно , что в слабых полях I резко возрастает с увеличением Н , затем рост I замедляется и, начиная с некоторого значения Н , намагниченность остается постоянной, равной I s , это явление носит название МАГНИТНОГО НАСЫЩЕНИЯ. Рис.2 Так как В = µ 0 (Н 0+ I ), то в ферромагнетиках является нелинейной и зависимость В от Н (рис.3) : в слабых полях В возрастает резко, а в сильных, где I = I s изменяется по линейному закону. Кривая зависимости В от Н называется основной КРИВОЙ НАМАГНИЧЕНИЯ . рис. 3 3. Важной особенностью ферромагнетиков является так называемый МАГНИТНЫЙ ГИСТЕРЕЗИС : намагниченность, а следовательно и магнитная индукция зависят не только от напряженности магнитного поля в данный момент, но и от того, какая напряженность была раньше. рис. 4 Если намагнитить ферромагнитный образец до насыщения (точка 0 – 1, рис. 4), а затем уменьшать напряженность намагничивающего поля, то магнитная индукция будет убывать по кривой 1 – 2. При Н = 0 образец остается намагниченным и представляет собой постоянный магнит с ОСТАТОЧНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТЬЮ I R и ОСТАТОЧНОЙ ИНДУКЦИЕЙ В R . Полное размагничивание образца происходит под действием поля напряженностью Нс (точка 3), имеющего направление, противоположное первоначальному. Величина Нс называется КОРЦИТИВНОЙ СИЛОЙ . При дальнейшем увеличении этого поля возникает намагниченность обратного знака и вновь может быть достигнуто насыщение (точка 4). Проведя затем процесс в обратную сторону, можно получить замкнутую кривую, которая называется ПЕТЛЕЙ ГИСТЕРЕЗИСА. Если начать размагничивание, не дохо дя до полного насыщения, то буду т наблюдаться петли гистерезиса меньшего размера. Величины I R (или BR ), H c , а так же µ max являются основными характеристиками ферромагнетиков. Магнетики, у которых коэрцитивная сила мала и узкая петля гистерезиса, называются магнито-мягкими . Они используются для изготовления сердечников для трансформаторов. Те же что имеют широкую петлю гистерезиса, называются магнито-твердыми . Их применяют для изготовления постоянных магнитов. Применение термина в других областях науки. Термин Г истерезис используется также и в других областях — биология , экономика . Некоторые экономические системы проявляют признаки гистерезиса: например, могут потребоваться значительные усилия, чтобы начать экспорт в какой-либо отрасли, но для его поддержания на постоянном уровне — небольшие. В теории игр эффект гистерезиса проявляется в том, что небольшие отличия по одному или нескольким параметрам приводят две системы в противоположные стабильные равновесия, например, «хорошее» — доверие, честность и высокое благосостояние; и «плохое» — воровство, недоверие, коррупция и бедность. Несмотря на небольшие первоначальные различия, системы требуют огромных усилий для перехода из одного равновесия в другое. В электронике и электротехнике используются устройства, обладающие магнитным гистерезисом - различные магнитные носители информации, или электрическим, например, триггер Шмит та . Решение задач. 1. Определите величину и направление силы F , действующей на проводник длиной l = 0,2 м при токе I = 10 A в магнитном поле с индукцией В = 1, 3 тл, если угол б между В и I равен 3 0є. Решение. На правление силы F находим по правилу левой руки (рис.5). рис.5 Величину F находим по формуле Ампера F = B I l sin б Sin 3 0 є = 1 /2, так что подставив в формулу все значения, получим F ≈ 1, 3 Н. Ответ: F ≈ 1, 3 Н. 2. Определите индукцию магнитного поля в воздухе на расстоянии r = 0,1 м от прямолинейного проводника, по которому течет ток I = 20 A . Решение. Для воздуха приближенно берем µ = 1. Определяем направление вектора В по правилу буравчика (рис.6). рис. 6 Величину индукции определяем по формуле B = µ 0 µ /2 р r -7 2 Подставив µ 0 = 12,6*10 Н / A , µ = 1, I = 20 A , r = 0, 1 м, -5 Получаем B ≈ 4*10 H / A * м (Тл). Ответ: -5 B ≈ 4*10 Тл. Содержание. 1. Определение понятия Гистерезис. 2. Магнитный гистерезис. Понятие ферромагнетиков. 3. Термин Гистерезис в других областях науки. 4. Решение задач. 5. Список литературы. Список литературы. Методическое пособие для лабораторной работы № 229 «Изучение свойств ферромагнетиков». Краткий справочник по Физике. Н.И.Корякин, К.Н.Быстров, П.С.Киреев. Задачи по Физике для поступающих в ВУЗы. Г.А.Бендриков, Б.Б.Буховцев, В.В.Керженцев, Г.Я.Мякишев. Электронная энциклопедия Википедия. Казанский Государственный Технологический Университет Реферат на тему : Магнитный Гистерезис Подготовила: Студент гр. 1 15121 Николаев Н. А. Проверила: Доц. Каф. Физики Абдрахманова А.Х. Казань 2006