Файл: Туровский Я. Техническая электродинамика.pdf

ентированы параллельно друг другу. Таким образом, области эти даже при отсутствии внешнего поля всегда намагничены до насыщения. Магнитный момент домена определяется значением и направлением его намагни­ ченности, а также объемом домена в целом. Направле­ ние намагниченности зависит от кристаллической струк­ туры тела. При отсутствии внешнего поля и внешних механических напряжений векторы намагниченности J* отдельных доменов направлены вдоль одного из шести направлений наилучшего намагничивания в кристалле

(рис. 1-3,а). В ненамагниченном образце железа ори­

ный момент образца равен нулю. Введение ферромаг­ нитного образца во внешнее магнитное поле вызывает изменение направления вращения магнитных моментов каждого из атомов вокруг его оси. В пределах домена магнитные моменты атомов, оставаясь параллельными друг другу, ориентируются по направлению, приближаю­ щемуся к направлению внешнего поля.

Размеры доменов настолько большие (0,1—0,001 мм), что, применяя специальные методы (порошковые фигу­ ры), их можно наблюдать с помощью обычного микро­ скопа с 200-кратным увеличением. Домены могут быть меньше (или реже — больше) отдельных кристаллов, в пределах которых они образуют как бы замкнутые магнитные цепи. Блох (1932 г.) доказал, что границы между доменами не острые, а размытые и занимают области размерами порядка 100 радиусов атомов. Обла­ сти эти называют граничными слоями или стенами Бло­ ха. В их пределах происходит постепенное вращение спинов электронов при переходе от атома к атому. Маг­ нитный момент домена может изменяться также без из­ менения направления вектора намагниченности, исклю­ чительно путем перемещения стены Блоха, вызывающего увеличение объема данного домена.

в образце, который в первоначальном состоянии не был намагничен. Кривую намагничивания можно разделить на три основных отрезка (рис. 1-13).

45

отрезка изменения индукции обратимы. Он соответ­ ствует обратимому вращению вектора намагничивания образца от состояния, показанного на рис. 1-14,8, до со­

щения). Одновременно индукция В согласно (1-16) уве­

Рис. 1-14. Схема изменения доменной структуры железа при увеличении напряженности магнитного поля [Л. 1-2].

а — размагниченный образец ; б — частичное намагничивание за

го перемещения границ; г — полное насыщение о б р а з ц а (поворот векторов в сильных полях) .

магнитного поля Н по линейному закону (В = (хо-/шас + + цоЯ). Наклон этой прямой является все-таки неболь­ шим по сравнению с ходом кривой намагничивания же­ леза, так что и здесь можно говорить о почти постоян­

тья — 2 Т и для чугуна — 1,5 Т.

Поворот вектора намагниченности в фазе / / / сопро­ вождается преодолением энергии анизотропии, необхо­ димой для поворота магнитных моментов с направле­ ния наиболее благоприятного намагничиванию на более трудное. Энергия эта значительно больше энергии, не-

47

они обратимы. В материалах Магнитно-твердых переме­ щения стен Блоха происходят с затруднениями, вслед-

Рис. 1-15. Семейство симметричных петель гистерезиса для спла­ ва пермаллой 4-79 (4% Мп. 79% Ni, 17% Fe) [Л. 1-2].

к первоначальному положению, требуется дополнитель­ ная энергия, увеличивающая петлю гистерезиса.

При вращательном (круговом) перемагничивании во вращающемся поле также может наблюдаться описан­ ное необратимое вращение вектора намагниченности,

48

которое для материалов магнитно-мягких может рас*

сматриваться как четвертый процесс. Это явление в электрических машинах приводит к увеличению гистерезисных потерь примерно в 1,8 раза.

болами. При увеличении Нт петля удлиняется, приоб­ ретая форму буквы S, а ее ширина приближается к не­ которому предельному значению (рис. 1-15). При еще больших значениях Нт удлиняются уже только «усы»

петли гистерезиса, направленные вдоль нормальной кри­ вой намагничивания.

Потери энергии на гистерезис за один цикл перемагничивания определяются площадью петли гистерезиса

Наиболее известной формулой для гистерезисных по­ терь является формула Штейнметца. Она выражает мощность гистерезисных потерь в Вт/кг

и имеет важное значение для индукций 0,5—1,5 Т. Здесь

степени для большинства ферромагнитных материалов увеличивается до 2,5 и даже до 3,0 [Л. 1-2].

В пределах изменений индукции для электротехни­ ческой стали, применяемой в электрических машинах и

месью 4% Si 8=2,2 м4 /(Г-кг).