Чому криві намагнічування та петлі гістерезису, виміряні в квазістатичних полях, відрізняються
Поведінка феромагнетиків у змінному магнітному полі багато в чому відрізняється від їхньої поведінки в квазістатичному (дуже повільно мінливому) полі. Це пов'язано головним чином про те, що з досить швидкому зміні індукції зразка у процесі перемагнічування у ньому індукуються вихрові струми (струми Фуко). Магнітне поле, створюване цими струмами, за законом Ленца спрямоване так, що перешкоджає будь-якій зміні індукції зразка і, отже, ускладнює намагнічування і перемагнічування. Внаслідок цього виміряні в змінних магнітних полях криві намагнічування є пологішими, а петлі гістерезису – ширшими, ніж при вимірі в квазістатичних полях.
100.Яка фізична природа втрат на гістерезис? Яка величина цих втрат пов'язана з рухливістю меж доменів?
Магнітні втрати W- потужність, що поглинається в одиниці об'єму магнітного матеріалу і розсіюється у вигляді тепла при впливі на матеріал, що змінюється в часі магнітного поля:
Слід зазначити, що іноді зручніше замість втрат в одиниці маси за одиницю часу використовувати величину втрат W в одиниці об'єму за один цикл перемагнічування.
Зв'язок між W та Р дається співвідношенням
W=P /f*10= -3 [Вт*с/см 3 ]
Загальні втрати складаються із втрат на гістерезис, втрат на вихрові струми, а також при дуже високих частотах (мегагерцевий діапазон частот) втрати на магнітну в'язкість. Втрати на гістерезис
виникають внаслідок незворотного характеру перемагнічування феромагнетиків.
Якщо, наприклад, перемагнічування здійснюється шляхом усунення меж доменів, то,як відомо, цьому зсуву перешкоджають градієнти внутрішньої напруги або включення. Коли зовнішнє поле перевищує деяку величину Нкр (взагалі кажучи, різну для різних меж доменів), то кордон зривається з перешкоди і незворотно рушить з дуже великою швидкістю (10 м/с) до наступної перешкоди, для якої поле Нкр більше, ніж досягнуте зовнішнє поле . Таким чином, чим більша рухливість меж доменів, тим менші втрати на гістерезис.
При швидкому русі кордону обсягом, який перемагнічується за її русі, також виникають вихрові струми (їх називають микровихревыми, оскільки вони виникають лише у малої частини обсягу зразка). Розширення петель гістерези при динамічному перемагнічуванні є наслідком того, що крім втрат на гістерезис, які існують і при квазістатичному перемагнічуванні, з'являються втрата на вихрові струми (токи Фуко), їх можна розрахувати за формулою:
де товщина листівdвиражена в мм;S- площа поперечного перерізу зразка або ізольованих листів, питомий опір p - в Ом. мм 2/м; щільність матеріалу - в г/см 3; максимальна індукціяBm- Гс.
З цього виразу видно, що втрати на вихрові струми сильно зростають зі зростанням частоти зміни індукція і товщини листа і зменшуються при зростанні питомого електроопору p.
Отже для зменшення втрат на вихрові струми треба отримати матеріал з якомога більшим питомим опором. Цього можна досягти легуванням феромагнетика з метою отримання твердого розчину. Електротехнічні сталі, зазвичай, легують кремнієм.
Крім того, для зниження цих втрат слід використовувати дуже тонкі листи електротехнічного матеріалу, тобто знижувати товщину листа d