Основные понятия магнетизма

Магнитные свойства тел можно описать интенсивностью намагничивания (магнитный момент единицы объема) или индукцией В (измеренной в гауссах), т. е. суммой линий намагничивания и поля в функции напряженности внешнего поля Н (измеренного в эрстедах). Далее применяются еще две характеристики: восприимчивость и проницаемость. Знак и величина восприимчивости для вакуума, принимаемой за нуль вещества делятся: на диамагнитные с отрицательной восприимчивостью (проницаемость < 1), парамагнитные с положительной восприимчивостью (проницаемость > 1) и наконец, ферромагнитные с положительной восприимчивостью очень большой по величине (проницаемость 1).

У пара- и диамагнитных материалов намагничивание пропорционально напряженности магнитного поля, т. е. восприимчивость постоянна. Ее абсолютная величина невелика и имеет порядок 10А на практике такие слабые намагничивания не применяются, однако их изучение имеет все растущее значение для теоретического понимания строения металлов, так как там, где все другие методы отказываются служить, магнитный метод иногда дает необходимые данные.

Чисто феноменологическим отличием ферромагнетизма от парамагнетизма, имеющего восприимчивость того же знака, является сильное намагничивание и его зависимость от напряженности поля. Если ненамагниченный материал внести в магнитное поле, то с его увеличением, намагничивание будет более или менее круто возрастать по так называемой первоначальной кривой и, наконец, приблизится к некоторому предельному значению. Соответственно этому и проницаемость не является постоянной, а меняется по типичной кривой, от некоторого начального значения через максимум до значения 1. При обратном изменении поля, при Н = 0 сохраняется остаточное намагничивание В, которое исчезает лишь при наложении отрицательного поля с, называемого коэрцитивной силой Нс равно половине ширины петли гистерезиса). Площадь петли гистерезиса (графически большей частью изображается тальме половина петли) представляет превращенную в тепло работу намагничения между коэрцитивной силой, максимальной проницаемостью и остаточной индукцией.

Ход кривой намагничения и площадь петли гистерезиса у разных материалов весьма различны, что обусловливает возможность их разнообразного применения. Различие это может быть в высоте петли, т. е. максимальном намагничени. Так например, насыщение железа составляет 21 600 гаусс, тогда как у никеля только 6000. Независимо от этого, коэрцитивная сила в химически весьма сходных материалах изменяется от долей эрстеда до 1000 эрстед.

О ростом температуры магнитные свойству падают и, наконец, в точке магнитного превращения исчезают совсем. При этом потеря свойств и их возвращение совершенно обратимы лишь когда магнитное превращение сопровождается структурным, наступают явления гистерезиса.

Далее, для ферромагнетиков характерно изменение размеров при намагничении, называемое магнитострикцией, малое по своей абсолютной величине, но весьма различное у разных материалов. Так например, железо в направлении намагничения удлиняется, а никель укорачивается, в то время как в ряду Ре - Ш сплавов при 30% NT получается относительно большая, а при 80% Ni очень малая магнитострикция.

Помимо потерь гистерезиса при перемагничивании получаются еще потери вызываемое вихревыми токами. Величина их прямо пропорциональна индукции, квадрату частоты, коэффициенту формы тела (квадрату толщины листа) и обратно пропорциональна удельному электросопротивлению. В технике оба вида потерь определяются большей частью сразу и их сумма носит название ваттных потерь.

В очень сильных полях у некоторых диамагнитных веществ (Bi и др.) также наступают магнитофрикционные явления.