5.3 Anyagok viselkedése mágneses térben
Az atomok, molekulák olyan csoportjait melyeknél azonos a mágneses tér iránya doméneknek nevezzük. Az anyagokat a μr értékük alapján 3 csoportba lehet sorolni.
Diamágnesek: μr < 1, de csaknem 1. (pl. réz, víz, arany, ezüst, nemesgázok, stb.)
Paramágnesek: μr > 1, de csaknem 1. (pl. mangán, platina, alumínium, stb.)
Ferromágnesek: μr >> 1. Ilyenek a vas, kobalt, nikkel, illetve ezek ötvözetei.
Csak a ferromágnesek mágnesezhetők!
62. ábra
Anyagok mágnesezése
Hiszterézis görbe
A kapcsolási elrendezés továbbra is a 62. ábra. A tekercs belsejében ferromágneses anyag van. Telítésig felmágneseztük az anyagot, az összes domén beállt a tér irányába, és elkezdjük csökkenteni a térerősséget. ha a H = 0, a domének nagy része még mindig közel az eredi irányba áll, mágneses maradt az anyag. Az ekkor mérhető indukciót nevezzük remanens (visszamaradó) indukciónak (Br). Ezután a tekercsre ellentétes irányú áramot kapcsolunk, a H iránya is ellentétes lesz, és a domének egyre jobban fordulnak vissza, de egy meghatározott H-nél érik csak el a kiindulási állapotot, tehát hogy rendezetlenül helyezkednek el. Ezt a térerősséget nevezzük koercitív térerősségnek (Hc).
Megjegyzés
A hiszterézis általában azt jelenti, hogy a testek, anyagok külső hatásra aszerint viselkednek, hogy előzőleg mi történt velük. Pl. a rugónak is van hiszterézise: ha a rugalmassági határon túl nyújtjuk, nem megy vissza eredeti állapotába. A vas mágneses viselkedése is függ az „előéletétől": ez a mágneses hiszterézis.
Szapora (másodpercenként több száz- vagy több milliószoros) ide-oda mágnesezés esetén a vasban jelentős energia alakul hővé. Ezt nevezzük hiszterézisveszteségnek.
Az anyagok csoportosítása Hc szerint
Lágy mágneses anyagok
Azok az anyagok, melyeknek Hc értéke kicsi, a gyakorlatban 1000 alatt van. Emiatt a hiszterézis görbe alatti terület kicsi, hiszterézisveszteség kicsi, könnyen, kis veszteséggel átmágnesezhetők.
Felhasználás:
- Transzformátor vasmag (a váltakozó áram miatt gyakori átmágnesezés)
- Mágneses indukciónövelés (63. ábra)
63. ábra
Ferromágneses anyag az indukciót sokszorosra növeli)
- Mágneses fluxus vezetésére, összegyűjtésére, árnyékolásra (64. ábra)
Lágymágneses anyag alkalmazása fluxus vezetésére (a),
fluxus összegyűjtésre (b) és mágneses árnyékolásra (c)
Kemény mágneses anyagok
Ezeknek az anyagoknak a Hc értéke nagy, hiszterézis görbe alatti terület nagy, hiszterézis veszteség nagy, nehezen lehet felmágnesezni, de mágnesességüket hosszú ideig megtartják.
Felhasználás:
- Egyenáramú motorok
- Hangszórók
- Műszerek
Egy 500 menetes 1650 relatív permeabilitású vasmagos tekercs hossza 4 cm, átmérője 1 cm. Mekkora a gerjesztés, a mágneses térerősség, az indukció és a fluxus, ha a tekercsben 2 mA erősségű áram folyik?