MATERIAŁY MAGNETYCZNE

Materiał magnetyczny

• Jest to materiał wykazujący

właściwości magnetyczne.
Generalnie, wszystkie pierwiastki
chemiczne
i wszystkie ich związki chemiczne
wykazują pewne własności
magnetyczne.

20.05.21

MATERIAŁY MAGNETYCZNE

Spis treści

Pole magnetyczne

 stan (własność) przestrzeni, w której siły

działają na poruszające się ładunki

elektryczne, a także na ciała mające

moment magnetyczny niezależnie od ich

ruchu. Pole magnetyczne, obok pola

elektrycznego,

jest

przejawem

pola

elektromagnetycznego.

W zależności od układu odniesienia w jakim

znajduje się obserwator, to samo zjawisko

może być opisywane jako objaw pola

elektrycznego, magnetycznego lub obu.

20.05.21

MATERIAŁY MAGNETYCZNE

Spis treści

Linie pola magnetycznego

dookoła magnesu
sztabkowego

20.05.21

MATERIAŁY MAGNETYCZNE

Wiązka elektronów

poruszających się po

orbicie kołowej w

stałym polu

magnetycznym

Spis treści

pojęcia

• domena magnetyczna

– (obszar Weissa) obszar w którym spiny
atomów pod działaniem sił wymiany
porządkują się równolegle, a ich momenty
magnetyczne ustawiają się zgodnie z osiami
łatwego magnesowania kryształu.
–2) małe obszary samorzutnego
magnesowania(tworzą obwód zamknięty).Jest
to spowodowane dążeniem systemu do
osiągnięcia jak najniższej sumarycznej energii
magnetycznej.

ś c i a n k a B lo c h a

w a r s t w a , w k t ó r e j o d b y w a s i ę

s to p n i o w a z m i a n a k ie r u n k u

w e k t o r a n a m a g n e s o w a n i a

Spis treści

Podstawowe typy materiałów

magnetycznych:

• diamagnetyki
• paramagnetyki
• ferromagnetyki
• ferrimagnetyki
• antyferromagnetyki

20.05.21

MATERIAŁY MAGNETYCZNE

Spis treści

Ferromagnetyki

• Grupa najbardziej znaczących i

najszerzej stosowanych materiałów
magnetycznych. W zależności od
aplikacji dzieli się je na trzy podgrupy.
Są to materiały magnetycznie:
- miękkie,
- twarde,
- półtwarde.

20.05.21

MATERIAŁY MAGNETYCZNE

Spis treści

Pętla histerezy

magnetycznej

 H — natężenie pola

magnetycznego,

M — polaryzacja

magnetyczna

(namagnesowanie),

B — indukcja magnetyczna,

— pozostałość

magnetyczna,

— indukcja magnetyczna

szczątkowa,

— koercja

polaryzacji,

— koercja

indukcji magnetycznej,

— przenikalność

magnetyczna

20.05.21

MATERIAŁY MAGNETYCZNE

Spis treści

Podział ze względu na

zdolności

rozmagnesowywania

• Materiały magnetycznie twarde

20.05.21

MATERIAŁY MAGNETYCZNE

Spis treści

 duża pozostałość magnetyczna
 są źródłami pola magnetycznego

– Stale węglowe (0,8%-1,5% węgla w stanie

zahartowanym

– Stale chromowe
– Ferryty Barowe i Strontowe
– Stopy żelaza, aluminium, niklu, kobaltu z

domieszkami miedzi lub tytanu (alnico)

 zastosowanie

– Różnego typu magnesy trwałe

20.05.21

MATERIAŁY MAGNETYCZNE

Spis treści

 łatwo i silnie się magnesują (duża

podatność magnetyczna) ale i łatwo się

rozmagnesowują (mała pozostałość

magnetyczna)

 są nośnikami pola magnetycznego

 Żelazo technicznie czyste (armco)

 Stale niskowęglowe i krzemowe

 Stopy żelaza z niklem (permalloy, supermalloy)

 Stopy żelaza z kobaltem

 Stopy żelaza z aluminium

 Stopy żelaza z krzemem

 stopy niklu z żelazem i kobaltem

 ferryty

 zastosowanie

 rdzenie elektromagnesów prądu stałego

 obwody magnetyczne pracujące przy okresowo

zmiennych strumieniach magnetycznych (masz. el.,

trafo., dławiki, el. mag. prądu zmiennego)

 rdzenie elektromagnesów prądu stałeg

20.05.21

MATERIAŁY MAGNETYCZNE

Spis treści

Przenikalność

magnetyczna

 Bezwzględna przenikalność magnetyczna

(



) jest to wielkość określająca zdolność

danego materiału (ośrodka) do zmiany

indukcji magnetycznej (B) pod wpływem

natężenia pola magnetycznego(H).



= B/H

 Natomiast stosunek bezwzględnej

przenikalności materiału do bezwzględnej

przenikalności próżni określa się jako

przenikalność magnetyczną względną.

20.05.21

MATERIAŁY MAGNETYCZNE

Spis treści

• ferromagnetyka (μ

• paramagnetyka (μ

• próżni (μ

)

• diamagnetyka (μ

)

20.05.21

MATERIAŁY MAGNETYCZNE

Schematyczne porównanie

przenikalności:

Spis treści

Materiał (środowisko)

Przenikalność

magnetyczna

względna (μ

)

Własności

magnetyczne

Woda

Rtęć

Miedź

Bizmut

Próżnia

Powietrze

Aluminium

Platyna

Stal (miękka)

Stal specjalna

Nikiel

Kobalt

0,999 991

0,999 97
0,999 99
0,999 84

1,000 004

1,000 02

1,000 3

do 5 000

do 10 000

do 300
do 200

diamagnetyczne
diamagnetyczne
diamagnetyczne
diamagnetyczne

paramagnetyczne
paramagnetyczne
paramagnetyczne

ferromagnetyczne
ferromagnetyczne
ferromagnetyczne
ferromagnetyczne

20.05.21

MATERIAŁY MAGNETYCZNE

Przenikalność magnetyczna względna

wybranych materiałów

Spis treści

Efekty magnetyczne:

• Efekt ferromagnetyczny
• Efekt diamagnetyczny
• Efekt paramagnetyczny

20.05.21

MATERIAŁY MAGNETYCZNE

Spis treści

Efekt ferromagnetyczny

• Efekt

samorzutnego

uporządkowania

momentów

magnetycznych w materiale, tworzących sieć kryształu

niewielkich

obszarach

zwanych

domenami.

Podstawowym warunkiem wystąpienia ferromagnetyzmu

jest

istnienie

w materiale nieskompensowanych spinowych momentów

magnetycznych, które mogą występować tylko w

atomach

z nie zapełnionymi powłokami. Jest to warunek

konieczny,

warunkiem

wystarczającym

jest

występowanie w strukturze materiału tzw. sił wymiany*

odpowiednio

dużej

wielkości.

* siły wzajemnego oddziaływania spinowych momentów elektronów

prowadzące do spontanicznego uporządkowania orientacji spinów

Efekt diamagnetyczny

• Jest to właściwość wszystkich ciał polegająca

na tym, że pod wpływem zewnętrznego pola
magnetycznego diamagnetyki magnesują się
przeciwnie do tego pola. Diamagnetyki w
przeciwieństwie do ferro i paramagnetyków
są wypychane przez jednorodne pole
magnetyczne. Cząsteczka lub atom
diamagnetyka wykazują zerowy wypadkowy
moment magnetyczny, ponieważ ich
wewnętrzne momenty znoszą się.

Document Outline