Pengelasan dan ciri asas bahan magnetik

Semua bahan dalam alam semula jadi adalah magnet dalam erti kata bahawa mereka mempunyai sifat magnet tertentu dan berinteraksi dengan cara tertentu dengan medan magnet luaran.

Bahan yang digunakan dalam teknologi dipanggil magnet, dengan mengambil kira sifat magnetnya. Sifat magnetik bahan bergantung kepada sifat magnetik zarah mikro, struktur atom dan molekul.

Klasifikasi bahan magnetik

Bahan magnet terbahagi kepada magnet lemah dan magnet kuat.

Menjadi magnet yang lemah termasuk diamagnet dan paramagnet.

Magnet yang kuat - ferromagnet, yang seterusnya boleh menjadi lembut secara magnetik dan keras secara magnetik. Secara formal, perbezaan sifat magnet bahan boleh dicirikan oleh kebolehtelapan magnet relatif.

Diamagnet merujuk kepada bahan yang atom (ion)nya tidak mempunyai momen magnet terhasil. Secara luaran, diamagnet menampakkan diri dengan ditolak oleh medan magnet. Ini termasuk zink, tembaga, emas, merkuri dan bahan lain.

Paramagnet dipanggil bahan, atom (ion) yang menghasilkan momen magnet bebas daripada medan magnet luaran. Secara luaran, paramagnet menjelma melalui tarikan medan magnet tidak homogen… Ini termasuk bahan aluminium, platinum, nikel dan lain-lain.

Ferromagnet dipanggil bahan di mana medan magnet mereka sendiri (dalaman) boleh beratus-ratus dan beribu-ribu kali lebih tinggi daripada medan magnet luaran yang menyebabkannya.

Setiap jasad feromagnetik dibahagikan kepada kawasan — kawasan kecil kemagnetan spontan (spontan). Dengan ketiadaan medan magnet luaran, arah vektor pengmagnetan kawasan yang berbeza tidak bertepatan, dan kemagnetan yang terhasil bagi seluruh badan boleh menjadi sifar.

Terdapat tiga jenis proses magnetisasi feromagnetik:

1. Proses anjakan boleh balik domain magnetik. Dalam kes ini, terdapat anjakan sempadan kawasan yang berorientasikan paling hampir dengan arah medan luaran. Apabila medan dialih keluar, domain beralih ke arah yang bertentangan. Rantau anjakan domain boleh balik terletak pada bahagian awal lengkung magnetisasi.

2. Proses anjakan tak boleh balik bagi domain magnetik. Dalam kes ini, anjakan sempadan antara domain magnetik tidak dialih keluar dengan berkurangnya medan magnet. Kedudukan awal domain boleh dicapai dalam proses pembalikan magnetisasi.

Anjakan sempadan domain yang tidak dapat dipulihkan membawa kepada kemunculan histerisis magnetik — ketinggalan aruhan magnet daripada kekuatan medan.

3. Proses penggiliran domain. Dalam kes ini, penyiapan proses anjakan sempadan domain membawa kepada ketepuan teknikal bahan.Dalam kawasan tepu, semua kawasan berputar mengikut arah medan. Gelung histerisis yang mencapai kawasan tepu dipanggil sempadan.

Litar histerisis pengehad mempunyai ciri-ciri berikut: Bmax — aruhan tepu; Br - aruhan sisa; Hc — daya melambatkan (paksaan).

Bahan dengan nilai Hc rendah (kitaran histerisis sempit) dan tinggi kebolehtelapan magnet dipanggil magnet lembut.

Bahan dengan nilai tinggi Hc (gelung histerisis lebar) dan kebolehtelapan magnet yang rendah dipanggil bahan keras magnet.

Semasa kemagnetan ferromagnet dalam medan magnet berselang-seli, kehilangan tenaga haba sentiasa diperhatikan, iaitu, bahan menjadi panas. Kerugian ini disebabkan oleh histerisis dan kerugian arus pusar… Kehilangan histerisis adalah berkadar dengan luas gelung histerisis. Kehilangan arus pusar bergantung pada rintangan elektrik feromagnet. Semakin tinggi rintangan, semakin rendah kerugian arus pusar.

Bahan magnetik lembut dan keras magnetik

Bahan magnet lembut termasuk:

1. Besi tulen secara teknikal (keluli karbon rendah elektrik).

2. Keluli silikon elektroteknikal.

3. Aloi besi-nikel dan besi-kobalt.

4. Ferit magnet lembut.

Sifat magnetik keluli karbon rendah (besi tulen secara teknikal) bergantung kepada kandungan kekotoran, herotan kekisi kristal akibat ubah bentuk, saiz butiran dan rawatan haba. Disebabkan kerintangannya yang rendah, besi tulen secara komersial jarang digunakan dalam kejuruteraan elektrik, terutamanya untuk litar fluks magnet DC.

Keluli silikon elektroteknikal adalah bahan magnetik utama untuk penggunaan jisim. Ia adalah aloi besi-silikon. Mengaloi dengan silikon membolehkan anda mengurangkan daya paksaan dan meningkatkan rintangan, iaitu, mengurangkan kerugian arus pusar.

Keluli elektrik kepingan, dibekalkan dalam kepingan atau gegelung individu, dan keluli jalur, hanya dibekalkan dalam gegelung, adalah produk separuh siap yang bertujuan untuk pembuatan litar magnetik (teras).

Teras magnet terbentuk sama ada daripada plat individu yang diperolehi dengan mengecap atau memotong, atau dengan penggulungan daripada jalur.

Ia dipanggil aloi permaloid nikel-besi... Ia mempunyai kebolehtelapan magnet awal yang besar di kawasan medan magnet yang lemah. Permalloy digunakan untuk teras pengubah kuasa kecil, pencekik dan geganti.

Ferrite adalah seramik magnetik dengan rintangan yang tinggi, 1010 kali lebih tinggi daripada besi. Ferit digunakan dalam litar frekuensi tinggi kerana kebolehtelapan magnetiknya secara praktikal tidak berkurangan dengan peningkatan frekuensi.

Kelemahan ferit ialah aruhan tepunya yang rendah dan kekuatan mekanikal yang rendah. Oleh itu, ferit biasanya digunakan dalam elektronik voltan rendah.

Bahan keras magnetik termasuk:

1. Tuangkan bahan keras magnet berdasarkan aloi Fe-Ni-Al.

2. Bahan magnet pepejal serbuk diperolehi dengan menekan serbuk dengan rawatan haba seterusnya.

3. Ferit magnet keras. Bahan keras secara magnetik adalah bahan untuk magnet kekaldigunakan dalam motor elektrik dan peranti elektrik lain yang memerlukan medan magnet kekal.