चुंबकीकरण आणि चुंबकीय साहित्य

चुंबकीय गुणधर्म असलेल्या पदार्थाची उपस्थिती नॉन-चुंबकीय जागेतील क्षेत्राच्या तुलनेत चुंबकीय क्षेत्राच्या पॅरामीटर्समधील बदलामध्ये प्रकट होते. मायक्रोस्कोपिक प्रेझेंटेशनमध्ये घडणार्‍या भौतिक प्रक्रिया मायक्रोकरंट्सच्या चुंबकीय क्षणांच्या चुंबकीय क्षेत्राच्या प्रभावाखाली असलेल्या सामग्रीमध्ये दिसण्याशी संबंधित आहेत, ज्याच्या घनतेला चुंबकीकरण वेक्टर म्हणतात.

जेव्हा तुम्ही पदार्थ आत ठेवता तेव्हा त्यात चुंबकीकरणाचे स्वरूप चुंबकीय क्षेत्र क्षेत्राच्या दिशेने मायक्रोकरंट्समध्ये फिरत असलेल्या चुंबकीय क्षणांच्या क्रमिक प्राधान्य अभिमुखतेच्या प्रक्रियेद्वारे स्पष्ट केले आहे. पदार्थातील मायक्रोकरंट्सच्या निर्मितीमध्ये एक मोठा हातभार म्हणजे इलेक्ट्रॉनची हालचाल: अणू, फिरकी आणि वहन इलेक्ट्रॉन्सची मुक्त हालचाल यांच्याशी संबंधित इलेक्ट्रॉनचे फिरणे आणि कक्षीय हालचाल.

त्यांच्या चुंबकीय गुणधर्मांनुसार, सर्व पदार्थ पॅरामॅग्नेट, डायमॅग्नेट्स, फेरोमॅग्नेट्स, अँटीफेरोमॅग्नेट्स आणि फेराइट्समध्ये विभागले गेले आहेत... एखाद्या सामग्रीचे एक किंवा दुसर्या वर्गाशी संबंधित असणे हे इलेक्ट्रॉनच्या चुंबकीय क्षणांच्या प्रतिक्रियेच्या स्वरूपाद्वारे निर्धारित केले जाते. मल्टीइलेक्ट्रॉन अणू आणि क्रिस्टल स्ट्रक्चर्समध्ये एकमेकांशी इलेक्ट्रॉनच्या मजबूत परस्परसंवादाच्या परिस्थितीत फील्ड.

डायमॅग्नेट्स आणि पॅरामॅग्नेट्स हे कमकुवत चुंबकीय पदार्थ आहेत. फेरोमॅग्नेट्समध्ये अधिक मजबूत चुंबकीकरण प्रभाव दिसून येतो.

अशा सामग्रीसाठी चुंबकीय संवेदनशीलता (चुंबकीकरण आणि फील्ड सामर्थ्य वेक्टरच्या परिपूर्ण मूल्यांचे गुणोत्तर) सकारात्मक असते आणि ते अनेक हजारोपर्यंत पोहोचू शकते. फेरोमॅग्नेट्समध्ये, उत्स्फूर्त एकदिशात्मक चुंबकीकरणाचे क्षेत्र — डोमेन — तयार होतात.

फेरोमॅग्नेटिझम संक्रमण धातूंच्या क्रिस्टल्समध्ये आढळतात: लोह, कोबाल्ट, निकेल आणि अनेक मिश्रधातू.

जेव्हा वाढत्या शक्तीचे बाह्य चुंबकीय क्षेत्र लागू केले जाते, तेव्हा उत्स्फूर्त चुंबकीकरण व्हेक्टर, सुरुवातीला वेगवेगळ्या भागात वेगवेगळ्या प्रकारे केंद्रित केले जातात, हळूहळू एकाच दिशेने संरेखित होतात. या प्रक्रियेला तांत्रिक चुंबकीकरण म्हणतात… हे प्रारंभिक चुंबकीकरण वक्र द्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहे—प्रेरण किंवा चुंबकीकरणाचे अवलंबन परिणामी चुंबकीय क्षेत्र शक्ती साहित्य मध्ये.

तुलनेने लहान फील्ड स्ट्रेंथ (विभाग I) सह चुंबकीकरणामध्ये झपाट्याने वाढ होते, मुख्यतः फील्ड स्ट्रेंथ वेक्टरच्या दिशांच्या सकारात्मक गोलार्धातील चुंबकीकरण अभिमुखतेसह डोमेनच्या आकारात वाढ झाल्यामुळे. त्याच वेळी, नकारात्मक गोलार्धातील डोमेनचे आकार प्रमाणानुसार कमी केले जातात.थोड्या प्रमाणात, या प्रदेशांची परिमाणे बदलतात, ज्याचे चुंबकीकरण तीव्रतेच्या वेक्टरच्या समतल ऑर्थोगोनलच्या जवळ असते.

तीव्रतेच्या आणखी वाढीसह, तांत्रिक संपृक्तता (बिंदू S) येईपर्यंत क्षेत्राच्या बाजूने डोमेन मॅग्नेटायझेशन व्हेक्टरच्या रोटेशनच्या प्रक्रिया (विभाग II) प्रबळ होतात. परिणामी चुंबकीकरणाची त्यानंतरची वाढ आणि फील्डमधील सर्व क्षेत्रांच्या समान अभिमुखतेची प्राप्ती याला इलेक्ट्रॉनच्या थर्मल मोशनमध्ये अडथळा येतो. प्रदेश III हे पॅरामॅग्नेटिक प्रक्रियांसारखेच आहे, जेथे चुंबकीकरणात वाढ थर्मल मोशनद्वारे विचलित केलेल्या काही स्पिन चुंबकीय क्षणांच्या अभिमुखतेमुळे होते. वाढत्या तापमानासह, विचलित थर्मल गती वाढते आणि पदार्थाचे चुंबकीकरण कमी होते.

दिलेल्या फेरोमॅग्नेटिक सामग्रीसाठी, एक विशिष्ट तापमान असते ज्यावर डोमेन संरचनेचा फेरोमॅग्नेटिक क्रम आणि चुंबकीकरण अदृश्य होते. सामग्री पॅरामॅग्नेटिक बनते. या तापमानाला क्युरी पॉइंट म्हणतात. लोखंडासाठी, क्युरी पॉइंट 790 डिग्री सेल्सिअस, निकेलसाठी - 340 डिग्री सेल्सियस, कोबाल्टसाठी - 1150 डिग्री सेल्सिअसशी संबंधित आहे.

क्युरी पॉइंटच्या खाली तापमान कमी केल्याने सामग्रीचे चुंबकीय गुणधर्म पुन्हा पुनर्संचयित होतात: बाह्य चुंबकीय क्षेत्र नसल्यास शून्य नेटवर्क चुंबकीकरणासह डोमेन संरचना. म्हणून, क्युरी पॉइंटच्या वर असलेल्या फेरोमॅग्नेटिक पदार्थांपासून बनवलेल्या गरम उत्पादनांचा वापर पूर्णपणे विचुंबकीय करण्यासाठी केला जातो.

प्रारंभिक चुंबकीकरण वक्र

चुंबकीय क्षेत्रातील बदलाच्या संदर्भात फेरोमॅग्नेटिक सामग्रीच्या चुंबकीकरणाची प्रक्रिया उलट करता येण्याजोगी आणि अपरिवर्तनीय मध्ये विभागली जाते.जर, बाह्य क्षेत्रातील व्यत्यय काढून टाकल्यानंतर, सामग्रीचे चुंबकीकरण त्याच्या मूळ स्थितीत परत आले, तर ही प्रक्रिया उलट करता येणारी आहे, अन्यथा ती अपरिवर्तनीय आहे.

विभाग I चुंबकीकरण वक्र (रेले झोन) च्या लहान प्रारंभिक विभागात डोमेन भिंतींच्या लहान विस्थापनांवर आणि क्षेत्र II, III मध्ये जेव्हा क्षेत्रांमधील चुंबकीकरण वेक्टर फिरतात तेव्हा उलट करता येण्याजोगे बदल दिसून येतात. विभाग I चा मुख्य भाग चुंबकीयकरण उलट करण्याच्या अपरिवर्तनीय प्रक्रियेशी संबंधित आहे, जे मुख्यतः फेरोमॅग्नेटिक पदार्थांचे हिस्टेरेसिस गुणधर्म निर्धारित करते (चुंबकीय क्षेत्रातील बदलांमुळे चुंबकीकरणातील बदलांमधील अंतर).

चक्रीयपणे बदलणार्‍या बाह्य चुंबकीय क्षेत्राच्या प्रभावाखाली फेरोमॅग्नेटच्या चुंबकीकरणातील बदल प्रतिबिंबित करणार्‍या वक्र म्हणतात हिस्टेरेसिस लूप.

चुंबकीय सामग्रीची चाचणी करताना, चुंबकीय क्षेत्र पॅरामीटर्स बी (एच) किंवा एम (एच) च्या फंक्शन्ससाठी हिस्टेरेसिस लूप तयार केले जातात, ज्यामध्ये सामग्रीच्या आत प्राप्त केलेल्या पॅरामीटर्सचा अर्थ एका निश्चित दिशेने प्रक्षेपणात असतो. जर सामग्री पूर्वी पूर्णपणे डिमॅग्नेटाइज केली गेली असेल, तर चुंबकीय क्षेत्राच्या सामर्थ्यात शून्य ते Hs पर्यंत हळूहळू वाढ केल्याने प्रारंभिक चुंबकीकरण वक्र (विभाग 0-1) पासून बरेच बिंदू मिळतात.

पॉइंट 1 - तांत्रिक संपृक्तता बिंदू (Bs, Hs). सामग्रीच्या आतील बल H चे त्यानंतरचे शून्य (विभाग 1-2) कमी केल्याने अवशिष्ट चुंबकीकरण Br चे मर्यादा (जास्तीत जास्त) मूल्य निर्धारित करणे शक्य होते आणि पूर्ण विचुंबकीकरण B = 0 (विभाग) साध्य करण्यासाठी नकारात्मक फील्ड सामर्थ्य आणखी कमी करणे शक्य होते. 2-3) H = -HcV बिंदूवर - चुंबकीकरणादरम्यान जास्तीत जास्त जबरदस्ती बल.

शिवाय, सामग्रीचे चुंबकीकरण नकारात्मक दिशेने संपृक्ततेच्या दिशेने (विभाग 3-4) H = — Hs वर केले जाते. सकारात्मक दिशेने फील्ड सामर्थ्य बदलल्याने 4-5-6-1 वक्र बाजूने मर्यादित हिस्टेरेसिस लूप बंद होतो.

आंशिक सममितीय आणि असममित हिस्टेरेसिस चक्रांशी संबंधित चुंबकीय क्षेत्र सामर्थ्य बदलून हिस्टेरेसिस मर्यादा चक्रातील अनेक भौतिक अवस्था प्राप्त केल्या जाऊ शकतात.

चुंबकीय हिस्टेरेसिस: 1 - प्रारंभिक चुंबकीकरण वक्र; 2 - हिस्टेरेसिस मर्यादा चक्र; 3 - मुख्य चुंबकीकरणाचा वक्र; 4 - सममितीय आंशिक चक्र; 5 — असममित आंशिक लूप

अंशतः सममितीय हिस्टेरेसिस चक्रे मुख्य चुंबकीकरण वक्र वर त्यांचे शिरोबिंदू विसावतात, ज्याला या चक्रांच्या शिरोबिंदूंचा संच म्हणून परिभाषित केले जाते जोपर्यंत ते मर्यादा चक्राशी एकरूप होत नाहीत.

जर प्रारंभ बिंदू मुख्य चुंबकीकरण वक्र वर फील्ड सामर्थ्यामध्ये सममितीय बदलासह तसेच सकारात्मक किंवा नकारात्मक दिशेने फील्ड सामर्थ्यामध्ये असममित बदलासह नसल्यास आंशिक असममित हिस्टेरेसिस लूप तयार होतात.

सक्तीच्या शक्तीच्या मूल्यांवर अवलंबून, फेरोमॅग्नेटिक सामग्री चुंबकीयदृष्ट्या मऊ आणि चुंबकीयदृष्ट्या कठोर मध्ये विभागली गेली आहे.

मऊ चुंबकीय सामग्री चुंबकीय प्रणालींमध्ये चुंबकीय कोर म्हणून वापरली जाते... या सामग्रीमध्ये कमी जबरदस्ती शक्ती असते, उच्च चुंबकीय पारगम्यता आणि संपृक्तता प्रेरण.

कठोर चुंबकीय सामग्रीमध्ये जबरदस्त जबरदस्ती शक्ती असते आणि पूर्व-चुंबकीय अवस्थेत वापरले जाते कायम चुंबक - चुंबकीय क्षेत्राचे प्राथमिक स्त्रोत.

असे पदार्थ आहेत ज्यांच्या चुंबकीय गुणधर्मांनुसार, अँटीफेरोमॅग्नेट्स संबंधित आहेत... शेजारच्या अणूंच्या स्पिनची समांतर व्यवस्था त्यांच्यासाठी उत्साहीपणे अधिक अनुकूल असल्याचे दिसून येते. अँटीफेरोमॅग्नेट्स तयार केले गेले आहेत ज्यात क्रिस्टल जाळीच्या विषमतेमुळे एक महत्त्वपूर्ण आंतरिक चुंबकीय क्षण आहे... अशा सामग्रीला फेरीमॅग्नेट्स (फेराइट्स) म्हणतात... धातूच्या फेरोमॅग्नेटिक सामग्रीच्या विपरीत, फेराइट हे अर्धसंवाहक असतात आणि त्यांच्यासाठी लक्षणीयरीत्या कमी ऊर्जा नुकसान होते. वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्रामध्ये एडी प्रवाह.

विविध फेरोमॅग्नेटिक पदार्थांचे चुंबकीकरण वक्र