ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.12.2023
Просмотров: 56
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
и магнитные накопители,магнитофоны и жёсткие диски, а также для неразрушающего контроля чёрных металлов.
Ферромагнитные материалы можно разделить на магнитномягкие материалы, такие как отожженное железо, которое может быть намагничено, но не имеет тенденции оставаться намагниченным, и магнитножёсткие материалы, которые сохраняют остаточную намагниченность. Постоянные магниты изготавливаются из «жёстких» ферромагнитных материалов, таких как альнико, и ферримагнитных материалов, таких как феррит, которые во время производства подвергаются специальной обработке в сильном магнитном поле для выравнивания их внутренней микрокристаллической структуры, что затрудняет их размагничивание. Чтобы размагнитить ''насыщенный магнит'', необходимо приложить определённое магнитное поле, которое зависит от коэрцитивной силы материала. «Жёсткие» материалы обладают высокой коэрцитивной силой, тогда как «мягкие» материалы имеют низкую коэрцитивную силу. Общая сила магнита измеряется его магнитным моментом или, альтернативно, общим магнитным потоком, который он создаёт. Локальная сила магнетизма в материале характеризуется его намагниченностью.
Ферромагнетизм — необычное свойство, которое проявляется только в нескольких веществах. Наиболее распространены переходные металлы - железо, никель, кобальт и их сплавы, а также сплавы редкоземельных металлов. Это свойство не только химического состава материала, но и его кристаллической структуры и микроструктуры. Существуют ферромагнитные металлические сплавы, компоненты которых сами по себе не являются ферромагнитными. Называют такие сплавы — сплавами Гейслера (в честь Фрица Гейслера). И наоборот, существуют немагнитные сплавы, такие как нержавеющая сталь, состоящие почти исключительно из ферромагнитных металлов.
Аморфные (некристаллические) ферромагнитные металлические сплавы можно получить путём очень быстрой закалки(охлаждения) жидкого сплава. Их преимущество состоит в том, что их свойства почти изотропны (не зависят от направления); это приводит к низкой коэрцитивной силе, низким гистерезисным потерям, высокой магнитной проницаемости и высокому удельному электрическому сопротивлению. Одним из таких типичных материалов является сплав состоящий из переходного металла и металлоидов. Например, из 80 % переходного металла (обычно Fe, Co или Ni) и 20 % металлоидного компонента (
B, C, Si, P или Al), который снижает температуру плавления.
Редкоземельные магниты — относительно новый класс исключительно прочных ферромагнитных материалов. Они содержат лантаноиды, которые известны своей способностью нести большие магнитные моменты на сильно локализованных f-орбиталях.
В таблице перечислены ферромагнитные и ферримагнитные соединения, а также температура Кюри, выше которой они перестают проявлять спонтанную намагниченность.
Необычные материалыПравить
Большинство ферромагнитных материалов — металлы, поскольку электроны проводимости часто ответственны за ферромагнитные взаимодействия. Поэтому разработка ферромагнитных изоляторов, особенно мультиферроидных материалов, которые проявляют свойства как ферромагнитных, так и сегнетоэлектрических, является сложной задачей.
Ряд актинидных соединений — ферромагнетики при комнатной температуре или проявляют ферромагнетизм при охлаждении. PuPпредставляет собой парамагнетик с кристаллической решётлойкубической сингониипри комнатной температуре, но который претерпевает структурный переход в тетрагональную фазу с ферромагнитным порядком при охлаждении ниже его TC = 125 K. В ферромагнитном состоянии ось лёгкого намагничивания PuP ориентирована в направлении <100>
В NpFe 2 легкая ось — <111>. Выше TC ≈ 500 KNpFe 2 также парамагнитен и обладает кубической кристаллической структурой. Охлаждение ниже температуры Кюри приводит к ромбоэдрической деформации, при которой ромбоэдрический угол изменяется от 60° (кубическая фаза) до 60,53°. На другом языке это искажение можно представить рассмотрев длины c вдоль единственной тригональной оси (после начала искажения) и a как расстояние в плоскости, перпендикулярной c. В кубической фазе это сводится к c/a=1. При температуре ниже Tc
ca−1=−(120±5)×10−4
Это самая большая деформация среди всех актиноидных соединений. NpNi 2претерпевает аналогичное искажение решетки ниже TC = 32 K с деформацией (43 ± 5) × 10 −4 . NpCo 2 оказывается ферримагнитным ниже 15 К.
В 2009 году группа физиков Массачусетского технологического института
продемонстрировала, что литиевый газ, охлажденный до температуры менее одного кельвина, может проявлять ферромагнетизм. Команда исследователей охладила фермионныйлитий-6 до уровня менее 150 nK (150 миллиардных долей кельвина), используя инфракрасное лазерного охлаждения. Это первая демонстрация ферромагнетизма в газе.
В 2018 году группа физиков из Университета Миннесоты продемонстрировала, что объёмно-центрированный тетрагональный рутенийобладает ферромагнетизмом при комнатной температуре.
Электромагнит — устройство, создающее магнитное поле при прохождении электрического тока через него. Обычно электромагнит состоит из обмотки и ферромагнитного сердечника, который приобретает свойства магнита при прохождении по обмотке электрического тока. В электромагнитах, предназначенных, прежде всего, для создания механического усилия также присутствует якорь (подвижная часть магнитопровода), передающий усилие.
Обмотку электромагнитов изготавливают из изолированного алюминиевого или медногопровода, хотя есть и сверхпроводящие электромагниты. Магнитопроводы изготавливают из магнитно-мягких материалов — обычно из электротехнической или качественной конструкционной стали, литой стали и чугуна, железо-никелевых и железо-кобальтовых сплавов. Для снижения потерь на вихревые токи (токи Фуко) магнитопроводы выполняют из набора листов.
111>100>
Нейтральные электромагниты постоянного тока
Постоянный магнитный поток создается постоянным током в обмотке таким образом, что сила притяжения зависит только от величины и не зависит от направления тока в обмотке.
Поляризованные электромагниты постоянного тока
Присутствуют два независимых магнитных потока — рабочий и поляризующий. Первый создается рабочей (или управляющей) обмоткой. Поляризующий поток чаще всего создается постоянными магнитами, иногда дополнительными электромагнитами, и используется для обеспечения наличия притягивающей силы при выключенной рабочей обмотке. В целом действие такого магнита зависит как от величины, так и от направления электрического тока в рабочей обмотке.
Электромагниты переменного тока
В этих магнитах питание обмотки осуществляется от источника переменного тока, магнитный поток периодически изменяется по величине и направлению, а однонаправленная сила притяжения меняется только по величине, в результате чего сила притяжения пульсирует от нуля до максимального значения с удвоенной частотой по отношению к частоте питающего тока. Широко применяют в электротехнике, начиная от бытовой техники до плит электромагнитных для станков, при магнитопорошковом методе неразрушающего контроля.
Другие классификацииПравить
Электромагниты различают также по ряду других признаков: по способу включения обмоток — с параллельными и последовательными обмотками; по характеру работы — работающие в длительном, прерывистом и кратковременном режимах; по скорости действия — быстродействующие и замедленного действия, создающие постоянное или переменное магнитное поле и т. д.
В 1825 году английский инженер Уильям Стёрджен изготовил первый электромагнит, представляющий собой согнутый стержень из мягкого железа с обмоткой из толстой медной проволоки. Для изолирования от обмотки, стержень был покрыт лаком. При пропускании тока железный стержень приобретал свойства сильного магнита, но при прерывании тока он мгновенно их терял. Именно эта особенность электромагнитов и позволила широко применять их в технике
.
Помимо промышленного использования, магниты стали широко применяться в медицине. Еще в конце XIX — начале XX века на страницах Энциклопедического словаря Брокгауза и Ефрона Мендельсон М. Э. писал, что электромагнит «служит самым лучшим способом для извлечения инородных тел из полости глаза».
Электри́ческое сопротивле́ние — физическая величина, характеризующая свойство проводника препятствовать прохождению электрического тока и равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока, протекающего по нему
Сопротивление для цепей переменного тока и для переменных электромагнитных полейописывается понятиями импеданса и волнового сопротивления. Сопротивлением (резистором)также называют радиодеталь, предназначенную для введения в электрические цепи активного сопротивления.
Сопротивление (часто обозначается буквой Rили r) считается, в определённых пределах, постоянной величиной для данного проводника; её можно рассчитать как
R=UI,
где
R — сопротивление, Ом (Ω);
U — разность электрических потенциалов (напряжение) на концах проводника, Вольт (В);
I — сила тока, протекающего между концами проводника под действием разности потенциалов, Ампер (А).
В 1826 г. Георг Ом экспериментальным путем открыл основной закон электрической цепи, научился вычислять сопротивление металлических проводников и вывел закон Ома. Таким образом, в первом периоде развития электротехники (1800 –1831 годы) были созданы предпосылки для ее развития, для последующих применений электрического тока.
Само понятие «сопротивление» появилось задолго до изысканий Георга Ома. Впервые этот термин применил и употребил русский ученый Василий Владимирович Петров. Он установил количественную зависимость силы тока от площади поперечного сечения проводника: он утверждал, что при использовании более толстой проволоки происходит «более сильное действие… и весьма скорое течение гальвани-вольтовской жидкости». Кроме того, Петров четко указал на то, что при увеличении сечения проводника (при употреблении одной и той же гальванической батареи) сила тока в нем возрастает.
Ферромагнитные материалы можно разделить на магнитномягкие материалы, такие как отожженное железо, которое может быть намагничено, но не имеет тенденции оставаться намагниченным, и магнитножёсткие материалы, которые сохраняют остаточную намагниченность. Постоянные магниты изготавливаются из «жёстких» ферромагнитных материалов, таких как альнико, и ферримагнитных материалов, таких как феррит, которые во время производства подвергаются специальной обработке в сильном магнитном поле для выравнивания их внутренней микрокристаллической структуры, что затрудняет их размагничивание. Чтобы размагнитить ''насыщенный магнит'', необходимо приложить определённое магнитное поле, которое зависит от коэрцитивной силы материала. «Жёсткие» материалы обладают высокой коэрцитивной силой, тогда как «мягкие» материалы имеют низкую коэрцитивную силу. Общая сила магнита измеряется его магнитным моментом или, альтернативно, общим магнитным потоком, который он создаёт. Локальная сила магнетизма в материале характеризуется его намагниченностью.
Ферромагнетизм — необычное свойство, которое проявляется только в нескольких веществах. Наиболее распространены переходные металлы - железо, никель, кобальт и их сплавы, а также сплавы редкоземельных металлов. Это свойство не только химического состава материала, но и его кристаллической структуры и микроструктуры. Существуют ферромагнитные металлические сплавы, компоненты которых сами по себе не являются ферромагнитными. Называют такие сплавы — сплавами Гейслера (в честь Фрица Гейслера). И наоборот, существуют немагнитные сплавы, такие как нержавеющая сталь, состоящие почти исключительно из ферромагнитных металлов.
Аморфные (некристаллические) ферромагнитные металлические сплавы можно получить путём очень быстрой закалки(охлаждения) жидкого сплава. Их преимущество состоит в том, что их свойства почти изотропны (не зависят от направления); это приводит к низкой коэрцитивной силе, низким гистерезисным потерям, высокой магнитной проницаемости и высокому удельному электрическому сопротивлению. Одним из таких типичных материалов является сплав состоящий из переходного металла и металлоидов. Например, из 80 % переходного металла (обычно Fe, Co или Ni) и 20 % металлоидного компонента (
B, C, Si, P или Al), который снижает температуру плавления.
Редкоземельные магниты — относительно новый класс исключительно прочных ферромагнитных материалов. Они содержат лантаноиды, которые известны своей способностью нести большие магнитные моменты на сильно локализованных f-орбиталях.
В таблице перечислены ферромагнитные и ферримагнитные соединения, а также температура Кюри, выше которой они перестают проявлять спонтанную намагниченность.
Необычные материалыПравить
Большинство ферромагнитных материалов — металлы, поскольку электроны проводимости часто ответственны за ферромагнитные взаимодействия. Поэтому разработка ферромагнитных изоляторов, особенно мультиферроидных материалов, которые проявляют свойства как ферромагнитных, так и сегнетоэлектрических, является сложной задачей.
Ряд актинидных соединений — ферромагнетики при комнатной температуре или проявляют ферромагнетизм при охлаждении. PuPпредставляет собой парамагнетик с кристаллической решётлойкубической сингониипри комнатной температуре, но который претерпевает структурный переход в тетрагональную фазу с ферромагнитным порядком при охлаждении ниже его TC = 125 K. В ферромагнитном состоянии ось лёгкого намагничивания PuP ориентирована в направлении <100>
В NpFe 2 легкая ось — <111>. Выше TC ≈ 500 KNpFe 2 также парамагнитен и обладает кубической кристаллической структурой. Охлаждение ниже температуры Кюри приводит к ромбоэдрической деформации, при которой ромбоэдрический угол изменяется от 60° (кубическая фаза) до 60,53°. На другом языке это искажение можно представить рассмотрев длины c вдоль единственной тригональной оси (после начала искажения) и a как расстояние в плоскости, перпендикулярной c. В кубической фазе это сводится к c/a=1. При температуре ниже Tc
ca−1=−(120±5)×10−4
Это самая большая деформация среди всех актиноидных соединений. NpNi 2претерпевает аналогичное искажение решетки ниже TC = 32 K с деформацией (43 ± 5) × 10 −4 . NpCo 2 оказывается ферримагнитным ниже 15 К.
В 2009 году группа физиков Массачусетского технологического института
продемонстрировала, что литиевый газ, охлажденный до температуры менее одного кельвина, может проявлять ферромагнетизм. Команда исследователей охладила фермионныйлитий-6 до уровня менее 150 nK (150 миллиардных долей кельвина), используя инфракрасное лазерного охлаждения. Это первая демонстрация ферромагнетизма в газе.
В 2018 году группа физиков из Университета Миннесоты продемонстрировала, что объёмно-центрированный тетрагональный рутенийобладает ферромагнетизмом при комнатной температуре.
Электромагнит — устройство, создающее магнитное поле при прохождении электрического тока через него. Обычно электромагнит состоит из обмотки и ферромагнитного сердечника, который приобретает свойства магнита при прохождении по обмотке электрического тока. В электромагнитах, предназначенных, прежде всего, для создания механического усилия также присутствует якорь (подвижная часть магнитопровода), передающий усилие.
Обмотку электромагнитов изготавливают из изолированного алюминиевого или медногопровода, хотя есть и сверхпроводящие электромагниты. Магнитопроводы изготавливают из магнитно-мягких материалов — обычно из электротехнической или качественной конструкционной стали, литой стали и чугуна, железо-никелевых и железо-кобальтовых сплавов. Для снижения потерь на вихревые токи (токи Фуко) магнитопроводы выполняют из набора листов.
111>100>
Нейтральные электромагниты постоянного тока
Постоянный магнитный поток создается постоянным током в обмотке таким образом, что сила притяжения зависит только от величины и не зависит от направления тока в обмотке.
Поляризованные электромагниты постоянного тока
Присутствуют два независимых магнитных потока — рабочий и поляризующий. Первый создается рабочей (или управляющей) обмоткой. Поляризующий поток чаще всего создается постоянными магнитами, иногда дополнительными электромагнитами, и используется для обеспечения наличия притягивающей силы при выключенной рабочей обмотке. В целом действие такого магнита зависит как от величины, так и от направления электрического тока в рабочей обмотке.
Электромагниты переменного тока
В этих магнитах питание обмотки осуществляется от источника переменного тока, магнитный поток периодически изменяется по величине и направлению, а однонаправленная сила притяжения меняется только по величине, в результате чего сила притяжения пульсирует от нуля до максимального значения с удвоенной частотой по отношению к частоте питающего тока. Широко применяют в электротехнике, начиная от бытовой техники до плит электромагнитных для станков, при магнитопорошковом методе неразрушающего контроля.
Другие классификацииПравить
Электромагниты различают также по ряду других признаков: по способу включения обмоток — с параллельными и последовательными обмотками; по характеру работы — работающие в длительном, прерывистом и кратковременном режимах; по скорости действия — быстродействующие и замедленного действия, создающие постоянное или переменное магнитное поле и т. д.
В 1825 году английский инженер Уильям Стёрджен изготовил первый электромагнит, представляющий собой согнутый стержень из мягкого железа с обмоткой из толстой медной проволоки. Для изолирования от обмотки, стержень был покрыт лаком. При пропускании тока железный стержень приобретал свойства сильного магнита, но при прерывании тока он мгновенно их терял. Именно эта особенность электромагнитов и позволила широко применять их в технике
.
Помимо промышленного использования, магниты стали широко применяться в медицине. Еще в конце XIX — начале XX века на страницах Энциклопедического словаря Брокгауза и Ефрона Мендельсон М. Э. писал, что электромагнит «служит самым лучшим способом для извлечения инородных тел из полости глаза».
Электри́ческое сопротивле́ние — физическая величина, характеризующая свойство проводника препятствовать прохождению электрического тока и равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока, протекающего по нему
Сопротивление для цепей переменного тока и для переменных электромагнитных полейописывается понятиями импеданса и волнового сопротивления. Сопротивлением (резистором)также называют радиодеталь, предназначенную для введения в электрические цепи активного сопротивления.
Сопротивление (часто обозначается буквой Rили r) считается, в определённых пределах, постоянной величиной для данного проводника; её можно рассчитать как
R=UI,
где
R — сопротивление, Ом (Ω);
U — разность электрических потенциалов (напряжение) на концах проводника, Вольт (В);
I — сила тока, протекающего между концами проводника под действием разности потенциалов, Ампер (А).
В 1826 г. Георг Ом экспериментальным путем открыл основной закон электрической цепи, научился вычислять сопротивление металлических проводников и вывел закон Ома. Таким образом, в первом периоде развития электротехники (1800 –1831 годы) были созданы предпосылки для ее развития, для последующих применений электрического тока.
Само понятие «сопротивление» появилось задолго до изысканий Георга Ома. Впервые этот термин применил и употребил русский ученый Василий Владимирович Петров. Он установил количественную зависимость силы тока от площади поперечного сечения проводника: он утверждал, что при использовании более толстой проволоки происходит «более сильное действие… и весьма скорое течение гальвани-вольтовской жидкости». Кроме того, Петров четко указал на то, что при увеличении сечения проводника (при употреблении одной и той же гальванической батареи) сила тока в нем возрастает.