Презентация на тему: Омский государственный технический университет каф. Технология электронной

Реклама. Продолжение ниже
Омский государственный технический университет каф. Технология электронной аппаратуры
Омский государственный технический университет каф. Технология электронной
Слабомагнитные вещества: Диа-, пара- и антиферромагнетики. Сильномагнитные вещества: ферро- и ферримагнетики.
Омский государственный технический университет каф. Технология электронной
Омский государственный технический университет каф. Технология электронной
Омский государственный технический университет каф. Технология электронной
Омский государственный технический университет каф. Технология электронной
Омский государственный технический университет каф. Технология электронной
Омский государственный технический университет каф. Технология электронной
Ферромагнетизм
Природа ферромагнетизма
Природа ферромагнетизма
Омский государственный технический университет каф. Технология электронной
Омский государственный технический университет каф. Технология электронной
Влияние межатомного расстояния на магнитные свойства материалов
Доменная структура ферромагнетиков
Доменная структура ферромагнетиков
Магнитная анизотропия
Магнитная анизотропия
Магнитострикция
Омский государственный технический университет каф. Технология электронной
Омский государственный технический университет каф. Технология электронной
Омский государственный технический университет каф. Технология электронной
Омский государственный технический университет каф. Технология электронной
Омский государственный технический университет каф. Технология электронной
Омский государственный технический университет каф. Технология электронной
Высокочастотные потери в ферромагнетиках
Поверхностный эффект в ферромагнетиках
Омский государственный технический университет каф. Технология электронной
Омский государственный технический университет каф. Технология электронной
Омский государственный технический университет каф. Технология электронной
Омский государственный технический университет каф. Технология электронной
Омский государственный технический университет каф. Технология электронной
Омский государственный технический университет каф. Технология электронной
Омский государственный технический университет каф. Технология электронной
Омский государственный технический университет каф. Технология электронной
Омский государственный технический университет каф. Технология электронной
Омский государственный технический университет каф. Технология электронной
Омский государственный технический университет каф. Технология электронной
Омский государственный технический университет каф. Технология электронной
1/40
Средняя оценка: 4.3/5 (всего оценок: 67)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (1986 Кб)
Реклама. Продолжение ниже
1

Первый слайд презентации: Омский государственный технический университет каф. Технология электронной аппаратуры

Дисциплина Радиоматериалы и радиокомпоненты Лекция 9. Магнитные материалы Основные явления Ст. преп. Пономарёв Д.Б.

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
Изображение для работы со слайдом
1/3
2

Слайд 2

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
3

Слайд 3: Слабомагнитные вещества: Диа-, пара- и антиферромагнетики. Сильномагнитные вещества: ферро- и ферримагнетики

Магнитные материалы (магнетики) - это материалы, заметно изменяющие свою намагниченность при воздействии на них возбуждающего внешнего магнитного поля. Классификация

Изображение слайда
1/1
4

Слайд 4

Диамагнетики – материалы, не имеющие постоянного магнитного дипольного момента, обладающие относительной магнитной проницаемостью (μ≤1) чуть меньше единицы. Относительная магнитная проницаемость μ диамагнетиков почти не зависит от величины магнитного поля (Н) и не зависит от температуры. К ним относятся: инертные газы ( N е, А r, К r, Хе), водород ( H 2 ); медь (С u ), цинк ( Zn ), серебро (А g ), золото ( Au ), сурьма ( Sb ) и др. Классификация

Изображение слайда
1/1
5

Слайд 5

Парамагнетики – материалы, имеющие постоянные дипольные моменты, но расположены они беспорядочно, поэтому взаимодействие между ними очень слабое. Относительная магнитная проницаемость парамагнетиков чуть больше единицы (μ≥1), слабо зависит от напряженности магнитного поля и от температуры. К парамагнетикам относятся следующие материалы: кислород (О 2 ), алюминий ( Al ), платина (Р t ), щелочные металлы, соли железа, никеля, кобальта и др. Классификация

Изображение слайда
1/1
6

Слайд 6

Антиферромагнетики – материалы, имеющие постоянные дипольные магнитные моменты, которые расположены антипараллельно друг другу. Относительная магнитная проницаемость их чуть больше единицы (μ ≥ 1), очень слабо зависит от напряженности магнитного поля и от температуры. К ним относятся: окиси кобальта ( CoO ), марганца ( MnO ), фтористый никель ( NiF 2 ) и др. Классификация

Изображение слайда
1/1
7

Слайд 7

Ферримагнетики – материалы, обладающие антипараллельными постоянными дипольными магнитными моментами, которые не полностью компенсируют друг друга. (1 ≤ μ ≤ 10 000) К ферримагнетикам относятся ферриты, их можно назвать оксиферрами, так как они представляют собой, окислы двухвалентных металлов с Fe 2 O 3. Общая формула феррита [ MeO Fe 2 O 3 ], где Ме – двухвалентный металл. Магнитная проницаемость ферритов зависит от температуры и напряженности магнитного поля, но в меньшей степени, чем у ферромагнетиков. Классификация

Изображение слайда
1/1
Реклама. Продолжение ниже
8

Слайд 8

8 Антиферромагнетики – это металлы, у которых спонтанно возникает антипараллельная ориентация спиновых магнитных моментов соседних одинаковых атомов (рис. а ). Ферримагнетики. Это материалы, магнитные свойства которых обусловлены нескомпенсированным антиферромагнетизмом. Ориентация спиновых магнитных моментов атомов соседних ячеек, входящих в состав ферримагнетика, условно изображена на рис. б. Классификация

Изображение слайда
1/1
9

Слайд 9

Ферромагнетики – материалы, имеющие постоянные магнитные дипольные моменты, доменную структуру. В каждом домене они параллельны друг другу и одинаково направлены, поэтому взаимодействие между ними очень сильное. Относительная магнитная проницаемость ферромагнетиков велика ( μ >> 1 ), у некоторых сплавов доходит до 1 500 000. зависит от напряженности магнитного поля и от температуры. К ним относятся: железо ( Fe ), никель ( Ni ), кобальт (Со), многие сплавы, редкоземельные элементы: самарий ( Sm ), гадолиний ( Gd ) и др. Классификация

Изображение слайда
1/1
10

Слайд 10: Ферромагнетизм

10 Ферромагнетизм Классификация

Изображение слайда
1/1
11

Слайд 11: Природа ферромагнетизма

Природа ферромагнетизма Ферромагнетики - это магнитоупорядоченные материалы, атомы которых имеют большое количество неспаренных (нескомпенсированных) спиновых магнитных моментов атомов. У большинства материалов спиновые моменты электронов компенсируют друг друга. Поэтому ферромагнетизм наблюдается далеко не у всех веществ таблицы Менделеева. К классу ферромагнетиков относятся элементы переходных групп Fe, Co, Ni (элементы группы железа), а также редкоземельные элементы.

Изображение слайда
1/1
12

Слайд 12: Природа ферромагнетизма

Природа ферромагнетизма Условия, которые необходимы, чтобы материал был ферромагнитным: 1. Существование элементарных круговых токов в атомах. 2. Наличие нескомпенсированных спиновых моментов, электронов. 3. Соотношение между диаметром электронной орбиты ( D ), имеющей нескомпенсированный спиновый момент, и постоянной кристаллической решетки вещества (а) должно быть 4. Наличие доменной структуры, т.е. таких кристаллических областей, в которых дипольные магнитные моменты оказываются параллельно ориентированы. 5. Температура материала (вещества) должна быть ниже точки Кюри, так как при более высокой температуре происходит исчезновение доменной структуры, материал переходит из ферромагнитного состояния в парамагнитное.

Изображение слайда
1/1
13

Слайд 13

13 Материал  м = -1 Т к о С Количество неспаренных электронов 26 Fe 27 Co 28 Ni 1000 150 240 770 1150 360 4 3 2 Природа ферромагнетизма Природа ферромагнетизма

Изображение слайда
1/1
14

Слайд 14

14 Природа ферромагнетизма Природа ферромагнетизма

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
Реклама. Продолжение ниже
15

Слайд 15: Влияние межатомного расстояния на магнитные свойства материалов

15 Влияние межатомного расстояния на магнитные свойства материалов Магнитные моменты атомов в ферромагнитных и антиферромагнитных материалах выстраиваются параллельно друг другу в результате обменного взаимодействия электронов внутренних недостроенных оболочек атомов. Энергия обменного взаимодействия рассчитывается из выражения , Дж, (3.28) где J - обменный интеграл, Дж; ( S i, S i +1)= S i S i +1 cos j - скалярное произведение результирующих спинов i - го и ( i +1)-го соседних атомов;  - угол между направлениями спинов электронов соседних атомов; N - число спинов. а – межатомное расстояние d – диаметр атома ; Область 1. Характеризуется значениями ( a / d )≤1,5; J <0. Антиферромагнетик Область 2. Характеризуется значениями 1,5≤( a / d )≤3,0; J >0. Ферромагнетик Область 3. Характеризуется значениями ( a / d )≥3,0; J >0. Парамагнетик

Изображение слайда
1/1
16

Слайд 16: Доменная структура ферромагнетиков

16 Доменная структура ферромагнетиков Домены – макроскопические области, намагниченные практически до насыщения даже в отсутствии внешнего магнитного поля, спонтанная намагниченность которых обусловлена параллельной ориентацией магнитных моментов атомов. Размер доменов для некоторых материалов Природа ферромагнетизма

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
Изображение для работы со слайдом
1/3
17

Слайд 17: Доменная структура ферромагнетиков

17 Доменная структура ферромагнетиков Доменная граница представляет собой переходную область, называемую стенкой Блоха, размером около 0,1 мкм (примерно 400 межатомных расстояний). В этой области магнитные моменты атомов плавно разворачиваются на угол j =180 0 и направления намагниченности в соседних доменах оказы- ваются противоположными ( б ). Природа ферромагнетизма

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
18

Слайд 18: Магнитная анизотропия

18 Магнитная анизотропия Магнитная анизотропия монокристаллов ферромагнитных веществ выражается в различной интенсивности намагничивания вдоль разных осей. Различают направления легкого и трудного намагничивания. Число таких направлений определяется симметрией кристаллической решетки. У каждого металла свои направления.

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
Изображение для работы со слайдом
1/3
19

Слайд 19: Магнитная анизотропия

19 Магнитная анизотропия Никель, кристаллизующийся в ГЦК решетку, наоборот, характеризуется направлениями легкого намагничивания <111>, совпадающими с пространственной диагональю куба (рис. б), а направления трудного намагничивания монокристалла никеля совпадают с ребрами куба и характеризуются индексами <100>. Энергию, затрачиваемую внешним магнитным полем на поворот намагниченности ферромагнитного кристалла из направления легкого намагничивания в направление трудного намагничивания, называют энергией естественной магнитной кристаллографической анизотропии ( заштрихованная область на рисунке ).

Изображение слайда
1/1
20

Слайд 20: Магнитострикция

20 Магнитострикция При намагничивании ферромагнитных монокристаллов наблюдается изменение их линейных размеров. Это явление называется магнитострикцией. Величина магнитострикции монокристалла железа, различна в разных направлениях. Наибольшей магнитострикцией из трех основных ферромагнетиков ( Fe, Ni, Co ) обладает Ni

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
21

Слайд 21

Основные характеристики Основные характеристики ферромагнетиков Степень намагничивания вещества характеризуют величиной намагниченности, или интенсивности намагничивания ( J ), которая определяется как предел отношения результирующего магнитного момента Σ m, отнесенного к объему вещества (V), когда, объем стремиться к нулю Если поместить вещество во внешнее магнитное поле с напряженностью Н, то соотношение между J и Н будет J = 4 πχH где χ (каппа) называется магнитной вязкостью.

Изображение слайда
1/1
22

Слайд 22

Относительная магнитная проницаемость μ зависит от χ: μ = 1 + 4 πχ. Интенсивность, намагничивания можно определить, зная μ μ = 1+ Основные характеристики

Изображение слайда
1/1
23

Слайд 23

Магнитное поле в ферромагнетике создается как сумма двух составляющих: внешней, создаваемой напряженностью внешнего магнитного поля Н, и внутренней, создаваемой намагниченностью ( J ). Суммарное магнитное поле характеризуется магнитной индукцией В: B = μ 0 ( H + J ), где μ 0 – магнитная постоянная (магнитная проницаемость вакуума) μ 0 = 4 π ∙10 -7, Г/м. Выражая значение J через χ, а затем и μ, получим: B = μ 0 H (1 + 4 πχ ) или B = μ 0 μ H Основные характеристики

Изображение слайда
1/1
24

Слайд 24

μ= B / (μ oH )- статическая магнитная проницаемость μ n - начальная магнитная проницаемость – предельное значение μ при Н→0. Эта характеристика имеет важнейшее значение при техническом использовании многих материалов. Экспериментально ее определяют в слабых полях с H ≈ 0.1 А/м. в области обратимого намагничивания ферромагнетика для магнитной проницаемости выполняется эмпирическая формула Релея: μ = μ n + βH β – постоянная, зависящая от природы материала. Основные характеристики

Изображение слайда
1/1
25

Слайд 25

Ферромагнетики в переменных магнитных полях характеризуют величиной динамической (амплитудной) магнитной проницаемости, которая представляет собой отношение амплитудного значения индукции к амплитудному значению напряженности магнитного поля. С увеличением поля μ~ падает, что обуславливается инерционностью магнитных процессов Основные характеристики

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
26

Слайд 26

Для чистого железа Т кюри=769 ºС, Ni Тк=358 ºС, Со – Тк=1131 ºС. при температурах >Тк области спонтанного намагничивания нарушаются в результате теневого движения и материал перестает быть ферромагнетиком (ведут себя как парамагнетики). ТКМ Основные характеристики

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
Изображение для работы со слайдом
1/3
27

Слайд 27: Высокочастотные потери в ферромагнетиках

27 Высокочастотные потери в ферромагнетиках На частотах более 50 кГц в слабых электромагнитных полях потери в ферромагнетиках характеризуются параметром, который носит название тангенс угла магнитных потерь и обозначается tg  . Физический смысл tg   нетрудно выяснить, выполнив анализ соотношения tg d m = P a / P x, (3.44) где P a - активная мощность электромагнитного поля, выделяющаяся в ферромагнетике в виде тепла; P x - полная мощность возбуждающего магнитного поля. Для ферромагнитных сердечников высокочастотных катушек индуктивности максимальное значение tg   не должно превышать 0,1. Величину, обратную tg  , называют добротностью Q, следовательно Q =1/tg  .

Изображение слайда
1/1
28

Слайд 28: Поверхностный эффект в ферромагнетиках

28 Значение х эф рассчитывается по формуле , м, (3.46) где r - удельное электросопротив-ление ферромагнетика, Ом × м; f - частота электромагнитного поля, Гц; m - эффективная магнитная проницаемость материала. Поверхностный эффект в ферромагнетиках Вихревые токи оказывают размагничивающее действие на ферромагнетик и экранируют его центральные области от проникновения внешнего переменного магнитного поля. Этот эффект проявляется в уменьшении индукции магнитного поля в ферромагнетике и снижении эффективной магнитной проницаемости материала μ эф. Значение переменной магнитной индукции B ~ внутри ферромагнетика уменьшается с глубиной x по экспоненциальному закону (рис.) B ~ =B 0 ~ exp(- x / x эф ), (3.45) где B 0 ~ - индукция переменного магнитного поля на поверхности ферромагнетика; х эф - эффективная глубина проникновения магнитного поля в ферромагнетик, представляющая глубину x, для которой B ~ /B 0 ~ =0,37.

Изображение слайда
1/1
29

Слайд 29

Процесс намагничивания Зависимость магнитной индукции макрообъема ферромагнетика от напряженности внешнего магнитного поля называют кривой намагничивания. Она получается при монотонном увеличении напряженности магнитного поля Н в образце от нуля до некоторого максимального значения.

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
Изображение для работы со слайдом
1/3
30

Слайд 30

Процесс намагничивания Крутизна кривой намагниченности, а следовательно, легкость, с которой намагничивается материал, характеризуется магнитной проницаемостью. Напряженность магнитного поля, создаваемого при пропускании тока в катушке, рассчитывается из соотношения , А/м где N - число витков соленоида, l - длина соленоида.

Изображение слайда
1/1
31

Слайд 31

Процесс намагничивания

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
Изображение для работы со слайдом
1/3
32

Слайд 32

Процесс намагничивания В полях относительно малой напряженности ( I) намагничивание происходит в основном за счет роста доменов, имеющих вектор намагниченности, близкий к направлению внешнего поля. Процесс обратимый. В области ( II) более сильных полей смещение доменных границ носит необратимый, скачкообразный характер. В ( III ) возрастает роль второго механизма намагничивания – механизма вращения, при котором магнитные моменты доменов из направления легкого намагничивания, образующего небольшой угол с полем, постепенно поворачиваются в направлении поля, т.е. в направлении более трудного намагничивания. В ( IV ) техническое насыщение Bs намагниченности незначительное возрастание индукции на участке насыщения обусловлено слагаемым μ o Н и увеличением намагниченности самого домена.

Изображение слайда
1/1
33

Слайд 33

Процесс намагничивания При циклическом намагничивании ферромагнетика кривые намагничивания и размагничивания образуют петлю гистерезиса. Петлю гистерезиса, полученную при условии насыщения материала, называют предельной.

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
Изображение для работы со слайдом
1/3
34

Слайд 34

Процесс намагничивания Основными параметрами магнитного материала, определяемыми по петле гистерезиса, являются: 1) остаточная индукция, после снятия напряженности поля – В r ; 2) коэрцитивная сила Нс – напряженность, которую нужно приложить к образцу, чтобы снять остаточную индукцию; 3) максимальная индукция B max, которая достигается при полном насыщении образца; 4) удельные потери на гистерезис за один цикл перемагничивания, которые характеризуются площадью, охватываемой петлей гистерезиса.

Изображение слайда
1/1
35

Слайд 35

а) потери на перемагничивание (гистерезис) Рг, пропорциональны площади петли гистерезиса Рг = η∙ f ∙ ∙ V, Вт где η – коэффициент гистерезиса для данного материала; f – частота поля, Гц; В max – максимальная индукция, Тл; V – объем образца, м 3 ; n ≈ 1,6...2 – значение показателя степени; Потери в ферромагнитных материалах Потери

Изображение слайда
1/1
36

Слайд 36

б) потери на вихревые токи в переменном магнитном поле: Рв.т. = ξ∙ f 2 ∙В max ∙ V, Вт где ξ – коэффициент, зависящий от удельного электрического сопротивления материала и от формы образца; Потери в ферромагнитных материалах Потери

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
Изображение для работы со слайдом
1/3
37

Слайд 37

в) потери на последействие Рп.с., (потери на магнитную вязкость), которые не поддаются аналитическому расчету и определяются исходя из полных потерь Р, Рг и Рв.т. по формуле: Рп.с. = Р – Рг – Рв.т. Сумма потерь: Р = Рг + Рв.т.+ Рп.с. Потери в ферромагнитных материалах Потери

Изображение слайда
1/1
38

Слайд 38

Энергия в зазоре ферромагнетика Энергия в зазоре ( W L ), например, постоянного магнита, выражается формулой , Дж/м 3 где В L и Н L – собственно индукция и напряженность поля при данной длине воздушного зазора. Изменяя подаваемую напряженность на ферромагнетик, можно получить в данном зазоре максимальную энергию.

Изображение слайда
1/1
39

Слайд 39

Энергия в зазоре ферромагнетика

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
40

Последний слайд презентации: Омский государственный технический университет каф. Технология электронной

40 Спасибо за внимание!

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
Изображение для работы со слайдом
1/3
Реклама. Продолжение ниже