Всі речовини в природі є Магнетик в тому розумінні, що вони мають певні магнітними властивостями і певним чином взаємодіють із зовнішнім магнітним полем.
Магнітними називають матеріали, що застосовуються в техніці з урахуванням їх магнітних властивостей. Магнітні властивості речовини залежать від магнітних властивостей мікрочастинок, структури атомів і молекул.
Класифікація магнітних матеріалів
Магнітні матеріали ділять на слабомагнітні і сильномагнітних.
До слабомагнітних відносять Діамагнетик і парамагнетики.
До сильномагнітних - ферромагнетики, які, в свою чергу, можуть бути магнитомягкими і магнітотверді. Формально відміну магнітних властивостей матеріалів можна охарактеризувати відносною магнітною проникністю.
Діамагнетиками називають матеріали, атоми (іони) яких не володіють результуючим магнітним моментом. Зовні Діамагнетик проявляють себе тим, що виштовхуються з магнітного поля. До них відносять цинк, мідь, золото, ртуть та інші матеріали.
Парамагнетиками називають матеріали, атоми (іони) яких мають результуючим магнітним моментом, не залежних від зовнішнього магнітного поля. Зовні парамагнетики проявляють себе тим, що втягуються в неоднорідне магнітне поле . До них відносять алюміній, платину, нікель і інші матеріали.
Феромагнетиками називають матеріали, в яких власне (внутрішнє) магнітне поле може в сотні і тисячі разів перевищувати викликало його зовнішнє магнітне поле.
Будь-яке феромагнітна тіло розбите на домени - малі області мимовільної (спонтанної) намагніченості. Під час відсутності зовнішнього магнітного поля, напрями векторів намагніченості різних доменів не збігаються, і результуюча намагніченість всього тіла може бути дорівнює нулю.
Існує три типи процесів намагнічування феромагнетиків:
1. Процес оборотного зсуву магнітних доменів. В даному випадку відбувається зсув границь доменів, орієнтованих найближче до напрямку зовнішнього поля. При знятті поля домени зміщуються в зворотному напрямку. Область оборотного зсуву доменів розташована початковій ділянці кривої намагнічування.
2. Процес незворотного зміщення магнітних доменів. В даному випадку зміщення кордонів між магнітними доменами не знімається при зниженні магнітного поля. Вихідні положення доменів можуть бути досягнуті в процесі перемагнічування.
Необоротне зміщення кордонів доменів призводить до появи магнітного гистерезиса - відставання магнітної індукції від напруженості поля .
3. Процеси обертання доменів. В даному випадку завершення процесів зсуву кордонів доменів призводить до технічного насичення матеріалу. В області насичення все домени повертаються по напрямку поля. Петля гістерезису, що досягає області насичення називається граничною.
Гранична петля гістерезису має наступні характеристики: Bmax - індукція насичення; Br - залишкова індукція; Hc - затримує (коерцитивну) сила.
Матеріали з малими значеннями Hc (вузької петлею гистерезиса) і великий магнітною проникністю називаються магнитомягкими.
Матеріали з великими значеннями Hc (широкої петлею гистерезиса) і низькою магнітною проникністю називаються магнітотверді.
При перемагничивании феромагнетика в змінних магнітних полях завжди спостерігаються теплові втрати енергії, тобто матеріал нагрівається. Ці втрати обумовлені втратами на гістерезис і втратами на вихрові струми . Втрати на гістерезис пропорційні площі петлі гістерезису. Втрати на вихрові струми залежать від електричного опору феромагнетика. Чим вище опір - тим менше втрати на вихрові струми.
Магнитомягкие і магнітотверді матеріали
До магнітомягкого матеріалів відносять:
1. Технічно чисте залізо (електротехнічна низьковуглецевий сталь).
2. Електротехнічні крем'янисті стали .
3. залізонікелевого і железокобальтовие сплави.
4. Магнитомягкие ферити.
Магнітні властивості низьковуглецевої сталі (технічно чистого заліза) залежать від вмісту домішок, спотворення кристалічної решітки через деформацію, величини зерна і термічної обробки. Унаслідок низької питомої опору технічно чисте залізо в електротехніці використовується досить рідко, в основному для магнітопроводів постійного магнітного потоку.
Електротехнічна кремниста сталь є основним магнітним матеріалом масового споживання. Це сплав заліза з кремнієм. Легування кремнієм дозволяє зменшити коерцитивної силу і збільшити питомий опір, тобто знизити втрати на вихрові струми.
Листова електротехнічна сталь, що поставляється в окремих аркушах або рулонах, і стрічкова сталь, що поставляється тільки в рулонах - є напівфабрикатами, призначеними для виготовлення магнітопроводів (сердечників).
Лінії по переробці формують або з окремих пластин, одержуваних штампуванням або різкої, або навивкой з стрічок.
Железонікелевие сплави називають пермаллоев. Вони володіють великою початковою магнітною проникністю в області слабких магнітних полів. Пермаллои застосовують для сердечників малогабаритних силових трансформаторів, дроселів і реле.
Ферити являють собою магнітну кераміку з великим питомим опором, в 1010 разів перевищує опір заліза. Ферити застосовують в високочастотних ланцюгах, так як їх магнітна проникність практично не знижується зі збільшенням частоти.
Недоліком феритів є їх низька індукція насичення і низька механічна міцність. Тому ферити застосовують, як правило, в низьковольтної електроніці.
До магнітотвердих матеріалів відносять:
1. Литі магнітотверді матеріали на основі сплавів Fe-Ni-Al.
2. Порошкові магнітотверді матеріали, одержувані шляхом пресування порошків з подальшою термообробкою.
3. Магнітотверді ферити. Магнітотверді матеріали - це матеріали для постійних магнітів , Що використовуються в електродвигунах та інших електротехнічних пристроях, в яких потрібне постійне магнітне поле.
