А.В. ШИШКИН, О.С. ДУТОВА
ИССЛЕДОВАНИЕ
ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
МАТЕРИАЛОВ
Часть 2
МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА
МАГНИТОМЯГКИХ МАТЕРИАЛОВ
Учебно-методическое пособие
НОВОСИБИРСК
2010
1
УДК 621.318.13+537.622](075.8)
Ш 655
Рецензенты: <...> ISBN 978-5-7782-1409-5
Приведены теоретические основы магнитных свойств, классификация и маркировка магнитомягких материалов. <...> Описаны конструкция и работа лабораторного стенда для исследования кривой намагничивания и петли гистерезиса магнитомягких материалов. <...> Магнитные материалы – широко используемые промышленностью функциональные материалы. <...> Магнитные материалы могут служить как источниками, так и проводниками
магнитного поля. <...> Поэтому необходимо знать,
как химический состав и структура влияют на магнитные характеристики материалов, чтобы обеспечить получение материалов с заданными магнитными свойствами. <...> Магнитомягкие материалы широко применяются в технике как
концентраторы и проводники магнитного поля. <...> ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МАГНИТНЫХ
СВОЙСТВ МАГНИТОМЯГКИХ МАТЕРИАЛОВ
Магнитные материалы подразделяются на две большие группы:
магнитомягкие, используемые в основном в качестве проводников
магнитного потока, и магнитотвердые – как источники магнитного
поля. <...> Магнитная проницаемость и магнитный момент
Магнитное взаимодействие пространственно разделенных
тел осу
H , которое, как и
ществляется магнитным полем с напряженностью <...> так и магнитное поле создает магнитную индукцию B . <...> В вакууме
магнитная индукция связана с напряженностью магнитного поля
через магнитную проницаемость вакуума (магнитную постоянную) 0 = 4 10–7 Гн/м: <...> Когда однородный и изотропный магнетик
полностью заполняет все пространство, где имеется магнитное поле,
или часть его таким образом, что линии индукции намагничивающего
4
поля не пересекают поверхность магнетика, магнитная индукция в
магнетике: <...> (2)
где – относительная магнитная проницаемость магнетика, показывающая, во сколько раз при заданном распределении макроскопических <...>
Исследование_физических_свойств_материалов._Ч._2._Магнитные_свойства_магнитомягких_материалов.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
А.В. ШИШКИН, О.С. ДУТОВА
ИССЛЕДОВАНИЕ
ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
МАТЕРИАЛОВ
Часть 2
МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА
МАГНИТОМЯГКИХ МАТЕРИАЛОВ
Учебно-методическое пособие
НОВОСИБИРСК
2010
1
Стр.1
УДК 621.318.13+537.622](075.8)
Ш 655
Рецензенты:
А.Б. Мешалкин, д-р физ.-мат. наук, ст. науч. сотр. ИТ СО РАН,
С.Н. Малышев, канд. техн. наук, доц.
Работа выполнена на кафедре
«Автоматизированные электротехнологические установки»
и утверждена Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебно-методического пособия
Шишкин А.В.
Ш 655
Исследование физических свойств материалов : учеб.метод.
пособие. – В 4 ч. / А.В. Шишкин, О.С. Дутова. – Новосибирск:
Изд-во НГТУ, 2010. – Ч. 2: Магнитные свойства магнитомягких
материалов. – 52 с.
ISBN 978-5-7782-1409-5
Приведены теоретические основы магнитных свойств, классификация
и маркировка магнитомягких материалов. Описаны конструкция
и работа лабораторного стенда для исследования кривой намагничивания
и петли гистерезиса магнитомягких материалов.
Пособие предназначено для подготовки бакалавров по направлениям:
140600 – Электротехника, электромеханика и электротехнологии,
080401 – Товароведение и экспертиза товаров (по областям применения),
220301– Автоматизация технологических процессов и
производств (по отраслям) для дневного и заочного отделений.
УДК 621.318.13+537.622](075.8)
ISBN 978-5-7782-1409-5
© Шишкин А.В., Дутова О.С., 2010
© Новосибирский государственный
технический университет, 2010
2
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ....................................................................................................... 3
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ
МАГНИТОМЯГКИХ МАТЕРИАЛОВ ................................................. 4
1.1. Основные определения и зависимости ............................................ 4
1.1.1. Магнитная проницаемость и магнитный момент .................... 4
1.1.2. Намагниченность и магнитная восприимчивость .................... 5
1.1.3. Ферромагнетики .......................................................................... 7
1.1.4. Ферримагнетики .......................................................................... 9
1.2. Свойства ферромагнитных материалов ........................................... 9
1.2.1. Анизотропия магнитных свойств ............................................ 10
1.2.2. Ферромагнитные домены ......................................................... 10
1.2.3. Магнитный гистерезис ............................................................. 12
1.2.4. Магнитная вязкость и вихревые токи ..................................... 16
1.2.5. Влияние различных факторов на магнитные свойства.......... 17
2. КЛАССИФИКАЦИЯ МАГНИТОМЯГКИХ МАТЕРИАЛОВ ........... 18
2.1. Материалы для работы в широком диапазоне изменения
магнитной индукции ........................................................................ 19
2.2. Материалы для работы в слабых полях ......................................... 20
2.3. Материалы с прямоугольной петлей гистерезиса ......................... 20
2.4. Материалы для магнитопроводов релейных и импульсных
устройств ........................................................................................... 22
2.5. Материалы специального назначения ............................................ 23
2.6. Магнитомягкие материалы и их маркировка ................................ 24
51
Стр.51
2.6.1. Чистое железо ............................................................................ 24
2.6.2. Сталь электротехническая нелегированная ............................ 24
2.6.3. Сталь электротехническая кремнистая ................................... 25
2.6.4. Магнитомягкие сплавы ............................................................. 26
2.6.5. Ферриты ..................................................................................... 27
2.6.6. Магнитодиэлектрики ................................................................ 29
3. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ .................. 29
3.1. Устройство и работа ........................................................................ 30
3.1.1. Описание структурной схемы и принципа действия
установки ................................................................................... 30
3.1.2. Устройство и работа измерительного блока........................... 32
3.2. Описание программного интерфейса ............................................. 32
3.2.1. Рабочее место ............................................................................ 32
3.2.2. Рабочая тетрадь ......................................................................... 33
3.2.3. Схемы измерений ...................................................................... 38
3.2.4. Инструменты ............................................................................. 41
3.2.5. Обработка результатов измерений .......................................... 41
3.3. Формирование отчета ...................................................................... 44
4. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ .................................................. 44
5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ............................................................... 47
6. ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ ................................................................... 48
Рекомендуемая литература ....................................................................... 49
52
Стр.52