Характеристики вещества и поля

Электромагнитное поле, также как электрическое и магнитное, может существовать в пространстве, заполненным веществом, и в вакууме. В электровакуумных устройствах поле существует в межэлектродном пространстве, где в 1 см³ находится около 10¹⁰ молекул газа, оставшиеся после откачки воздуха до состояния технического вакуума.

Магнитное и электрическое поля по-разному взаимодействуют с различными веществами. В качестве примера на рис. 4.3.1(а,б,в) из работы [39] показана картина электрического поля между двумя параллельными металлическими электродами, к которым приложена разность потенциалов. В случае заполнения всего пространства между электродами однородным изолятором, например стеклом, эквипотенциали представляют собой прямые линии (или плоскости, ортогональные плоскости чертежа (рис. 4.3.1.а)). Внутри воздушного пузырька, попавшего в стекло, эквопотенциали сгущаются, поскольку напряженность поля в воздухе больше из- за его меньшей диэлектрической проницаемости (рис.4.3.1.б) .

В тоже время напряженность поля в промежутке между пузырьком и пластинами становится меньше. Иная картина наблюдается, если в стекло попадает металлический шарик. Внутри шарика электрического поля нет, весь шарик обладает одинаковым потенциалом (рис. 4.3.1.в). Напряженность поля между шариком и пластинами увеличивается. Этот пример показывает, что по распределению электрического поля можно оценивать свойства объектов контроля (химический состав, механические свойства, фазовый и структурный составы).

изолятор воздушный металлический

шарик шарик

{

а) б) в)

линии напряженности

Рис. 4.3.1. Искажение электрического поля различными материалами:

а) однородный изолятор - прямые эквипонтенциали - однородное поле;

б) воздушный пузырек - эквипотенциали сжимаются, напряженность поля внутри больше - диэлектрическая проницаемость меньше;

в) металлический шарик-напряженность поля увеличивается, внутри шарика электрического поля нет.

В зависимости от модуля и знака восприимчивости все вещества условно делят на диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики.

Диамагнетикиимеют отрицательную магнитную восприимчивость т.е. это вещество намагничивающиеся во внешнем магнитном поле в направлении, противоположном вектору напряженности внешнего поля. К диамагнетикам относятся Si, P, Bi, Zn, Cu и другие элементы, а также некоторые органические соединения.

Парамагнетики– это вещества, намагничивающиеся во внешнем магнитном поле по направлению поля, т. е. имеющие положительную магнитную восприимчивость. К ним относятся, например щелочные металлы, металлы группы железа, паладия, платины, соли этих металлов, а также ферромагнетики при температурах, превышающих температуру Кюри. Магнитные свойства этих веществ не находят специфического использования в техники.

Ферромагнетики – это вещества, в которых при температуре, меньшей точки Кюри, устанавливается состояние самопроизвольного намагничивания. Характерным признаком ферромагнетиков является высокое значение магнитной восприимчивости ее сильная зависимость от напряженности магнитного поля. Эта зависимость всегда неоднозначна, т. е. наблюдается магнитный гистерезис.

Ферромагнитными свойствами обладают Fe, Co, Ni редкоземельные металлы Gd, Th, Dy, Ho, Er, Tm, многочисленные сплавы и соединения указанных металлов между собой и с неферромагнитными элементами, а также соединения Cr, Mn с неферромагнитными элементами и некоторые другие. Ферромагнетиками являются большинство конструкционных сталей. Изделия из ферромагнетиков – это объект магнитного НК [40].