Курс лекций для студентов специальности 1-25 01 09 «Товароведение и экспертиза товаров»

11.6. Измерение магнитных свойств материалов


Материалы характеризуются различными магнитными свойствами.
Магнитная проницаемость – физическая величина, характеризующая связь между магнитной индукцией и магнитным полем в веществе.
Различные материалы по-разному ведут себя в магнитном поле,
а значит, имеют различную магнитную проницаемость:
· Диамагнетики – вещества, имеющие магнитную проницаемость меньше 1. Подавляющее большинство веществ являются диамагнетиками.
· Парамагнетики – вещества, имеющие магнитную проницаемость больше 1.
· Ферромагнетики – вещества, имеющие магнитную проницаемость много больше чем 1, которая создается спонтанной намагниченностью доменов, хаотически ориентированных в пространстве.
· Ферримагнетики – вещества, имеющие магнитную проницаемость много больше чем 1, которая создается спонтанной намагниченностью кристаллических решеток, попарно антипараллельно ориентированных в пространстве. При этом суммарный магнитный момент не равен нулю.
· Антиферромагнетики – вещества, имеющие магнитную проницаемость немного больше чем 1, которая создается спонтанной намагниченностью кристаллических решеток, попарно антипараллельно ориентированных в пространстве и скомпенсировавших друг друга.
Коэрцитивная сила (Нс) – напряженность магнитного поля, необходимая для полного размагничивания предварительно намагниченного до насыщения ферромагнетика.
При наличии корреляционных зависимостей между коэрцитивной силой и пластической деформацией по величине коэрцитивной силы можно вести контроль накопления повреждений в материале. Все эти зависимости выводятся экспериментальным путем.
Остаточная намагниченность – намагниченность, которую имеет ферромагнитный материал при напряженности внешнего магнитного поля, равной нулю. Значение остаточной намагниченности – один из важнейших параметров, характеризующих постоянные магниты.
Магнитные потери – потери на перемагничивание ферромагнетиков. Они складываются из потерь на гистерезис, вихревые токи и магнитное последействие.
Потери на гистерезис обусловлены необратимыми процессами перемагничивания. Потери на гистерезис за один цикл перемагничивания (т. е. за один период изменения поля), отнесенные к единице объема вещества, определяются площадью статической петли гистерезиса.
Потери на вихревые токи. В проводящей среде за счет ЭДС самоиндукции, пропорциональной скорости изменения магнитного потока, возникают вихревые токи. Вихревые токи нагревают проводники, в которых они возникли. Это приводит к потерям энергии в магнитопроводах.
Потери на магнитное последействие обусловлены магнитной вязкостью – отставанием магнитной индукции от изменения напряженности магнитного поля. Одна из основных причин магнитного последействия – тепловая энергия, которая помогает слабо закрепленным доменным границам преодолевать энергетические барьеры, мешающие их свободному смещению при изменении поля.
Магнитометрия – совокупность методов измерения магнитных параметров вещества: векторов напряженности магнитного поля и магнитной индукции, а также характеристик магнитной структуры вещества (электронных оболочек атомов, магнитной доменной структуры и др.).
Объектом магнитометрии является вся совокупность материальных дискретных образований, обладающих массой покоя, – от электронов, атомов, молекул до конденсированных тел.
Инструментарий магнитометрии – магнитоизмерительные приборы, в совокупности которых главную роль играют магнитомеры.
Магнитомер – прибор для измерения модуля полного вектора магнитной индукции или его составляющих. По признаку физического явления, на котором основан принцип действия прибора, магнитометры подразделяются на индукционные, квантовые, магнитооптические и гальваномагнитные.