Магнитные материалы

Разные ферромагнитные материалы имеют разные фор­мы петли гистерезиса. Форма петли служит важнейшей маг­нитной характеристикой материала.

Различают магнитно-мягкие и магнитно-жесткие матери­алы. У магнитно-мягких материалов площадь петли мала (рис.12.7, а), а у магнитно-жестких – велика (рис. 12.7, б).

Рис. 12.7

Перемагничивание требует со­вершения работы, пропорциональной по модулю площади петли гистерезиса.

СТОП! Решите самостоятельно: В2, В4.

Точка Кюри

Все ферромагнетики при нагревании до определенной, ха­рактерной для каждого вещества температуры теряют свои ферромагнитные свойства и становятся парамагнетиками. Тем­пература, при которой вещество теряет ферромагнитные свой­ства, называется температурой или точкой Кюри[2].

Обнаружить существование температуры Кюри очень прос­то. При нагревании постоянного магнита выше этой темпера­туры он перестает притягивать железные предметы.

Температура Кюри для железа 770 °С, для никеля 365 °С, для кобальта 1000 °С. Существуют ферромагнитные сплавы с температурой Кюри меньше 100 °С. Они теряют ферромагнит­ные свойства в горячей воде.

СТОП! Решите самостоятельно: А4, А5, В5, С1.

Электромагниты

Хорошие постоянные магниты находят себе важные научные и технические применения, например в электроизмерительных приборах. Но созда­ваемые ими поля не очень сильны. Кроме того, большим неудобством постоянных магнитов является невозможность быстро изменять магнитную индукцию их поля. В этом отношении гораздо удобнее применение соленоидов с током (электромагнитов), поле которых можно легко изменять, изменяя силу тока в обмотке соленоида. Поле соленоида можно увеличить в сотни и тысячи раз, помещая внутрь него железный сердечник. Именно так и устроено большинство электромагнитов, применяемых в технике.

Простейший электромагнит каждый легко может приго­товить себе сам. Достаточно намотать на какой-нибудь железный стержень – болт или кусок железного прута – несколько десятков витков изолированной проволоки и присоединить концы этой обмотки к источнику постоянного тока: аккумулятору или гальванической батарее (рис. 12.8). Нередко электромагниту придают подковообразную форму (рис. 12.9),более выгодную для удержания груза.

Рис. 12.8 Рис. 12.9

Поле катушки с железным сердечником значительно сильнее, чем поле катушки без сердечника, потому что желе­зо внутри катушки сильно намагничивается и поле его складывается с полем катушки. Большинство техни­ческих применений магнитов основывается на их способ­ности притягивать и удерживать железные предметы. И в этих применениях электромагниты имеют огромные преи­мущества перед постоянными магнитами, ибо изменение силы тока в обмотке электромагнита позволяет быстро изме­нять его подъемную силу. Сила, с которой магнит при­тягивает железо, резко убывает по мере увеличения рас­стояния между магнитом и железом. Поэтому для определенности подъемной силой магнита условились называть силу, с которой магнит удерживает железо, расположенное в непосредственной близости к нему. Другими словами, подъемная сила магнита равна той силе, которая необходи­ма, чтобы оторвать от магнита притянутый к нему кусок чистого мягкого железа.

Чтобы получить электромагнит с возможно большей подъемной силой, нужно увеличить площадь соприкосно­вения полюсов магнита с притягиваемым железным пред­метом. Когда нужно получить очень сильное магнитное поле, хотя бы и в небольшом пространстве, применяют электромагниты с полюсными наконечниками в виде усеченных конусов (см. рис. 12.4). Тогда в небольшом пространстве между ними мож­но легко получать поле с магнитной индукцией до 5 Тл. Такие электромагниты применяются преимущественно в физических лабораториях для опытов с сильными магнитными полями.

СТОП! Решите самостоятельно: А6, В6, В7, С2.