[ Pobierz całość w formacie PDF ]
antyferromagnetyka i ferrimagnetyka
Zjawisko polaryzacji spontanicznej, charakterystyczne dla wyżej wspomnianych
materiałów o stosunku a/r d" 6,2, ogranicza się do małych obszarów (domen) na skutek
występowania różnego rodzaju zakłóceń sieci krystalicznej.
Występowanie domen sprawia, że polaryzacją ferromagnetyka i ferrimagnetyka nie
poddanego działaniu zewnętrznego pola magnetycznego jest zerowa, gdyż domeny tworzą
zespoły zamkniętych obwodów magnetycznych. W zewnętrznym polu magnetycznym
następuje stopniowa zmiana uporządkowania domen, aż do quasi-jednokierunkowego
uporzÄ…dkowania wszystkich domen (maksymalna polaryzacja magnetyczna). Stan ten jest
charakteryzowany przez indukcję nasycenia Bs i następuje po przekroczeniu przez zewnętrzne
pole magnetyczne natężenia o wartości oznaczanej jako Hs.
1. PTLA HISTEREZY MAGNETYCZNEJ
Ferromagnetyki i ferrimagnetyki wykazują zjawisko histerezy tzn. (histereza zależność
jakiegoś stanu układu od tego co się z nim działo wcześniej) wartość indukcji magnetycznej
zależy nie tylko od bieżącej wartości natężenia pola magnetycznego, ale również od kierunku
i szybkości jego zmian. Przedstawić to można graficznie w postaci pętli histerezy (rys. 2)
obrazującej pełny cykl przemagnesowania materiału.
B
Bs
Br
-Hc Hc Hs H
-Br
Rys. 2. Pętla histerezy magnetycznej; Hc - natężenie powściagające (koercyjne), Br -
pozostałość magnetyczna (remanencja), Bs, Hs - indukcja i natężenie pola magnetycznego
przy nasyceniu materiału
Jak wynika z rys. 2 wartość indukcji magnetycznej zależy od kierunku zmian
natężenia pola magnetycznego. W przypadku wzrostu szybkości zmian pola magnesującego
(wzrost częstotliwości) następuje rozszerzanie pętli histerezy tzn. wzrasta remanencja Br i
pole koercji Hc.
Materiały magnetyczne stosowane w technice dzieli się na materiały magnetycznie
miękkie i materiały magnetycznie twarde. Materiały magnetycznie miękkie służą do
ukierunkowania i skupienia strumienia magnetycznego, natomiast materiały magnetycznie
twarde stosuje się jako magnesy trwałe. Materiały magnetycznie miękkie charakteryzują się
wąska pętlą histerezy, a stan ich namagnesowania jest stosunkowo nietrwały. Natomiast
materiały magnetycznie twarde charakteryzują się trwałym namagnesowaniem, szeroką pętlą
histerezy z dużym natężeniem powściągającym Hc (przyjmuje się, że większym od 1000
A/m).
2. STRATNOZ MATERIAAÓW MAGNETYCZNIE MIKKICH
Energia zużywana na zmianę orientacji domen przy przemagnesowaniu wydziela się
w postaci ciepła. W praktyce używa się pojęcia strat mocy na histerezę, które są
proporcjonalne do częstotliwości prądu magnesowania (tj. liczby obiegów pętli histerezy w
jednej sekundzie) oraz w przybliżeniu do kwadratu indukcji magnetycznej. Drugim rodzajem
strat energii sÄ… straty na prÄ…dy wirowe (tj. prÄ…dy indukowane w rdzeniu na skutek zmian pola
magnesującego). Straty mocy na prądy wirowe są proporcjonalne do kwadratu częstotliwości
prÄ…du magnesujÄ…cego i kwadratu indukcji magnetycznej. Sens fizyczny strat energii w
jednym cyklu przemagnesowania oznacza energiÄ™ potrzebnÄ… do przemagnesowania w czasie
jednego cyklu oraz energiÄ™ wydzielonÄ… przez prÄ…dy wirowe w czasie tego samego cyklu. TÄ™
właśnie wielkość wyznacza się bezpośrednio z pola powierzchni pętli histerezy. Stratnością
materiału określa się stosunek strat mocy do masy próbki lub niekiedy do objętości próbki.
Jednostką stratności jest W/kg lub W/m3.
Rozdział całkowitych strat na obie składowe może być dokonany zgodnie z zależnością:
2
Pc = Ph + Pw = ±Bn f + ²B2 f (1)
gdzie: Ph straty mocy na histerezÄ™, Pw straty mocy na prÄ…dy wirowe, ±, ² - wspólczynniki,
n wykładnik o wartości zależnej od wartości indukcji B, f częstotliwość.
Rozdziału strat dokonuje się najczęściej metodą pomiaru przy różnych
częstotliwościach i założeniu B=const. Wówczas zależność (1) można zapisać w postaci:
2
Pc = af + bf (2)
Przedstawiając graficznie wyniki pomiaru strat podzielone przez częstotliwość otrzymuje się
liniÄ™ prostÄ… (rys. 3).
Pc
f
Õ b=tgÕ
a
f1 f2
f
Rys. 3. Graficzny sposób rozdziału strat
3. NIELINIOWOZ OBWODU MAGNETYCZNEGO
Ze względu na nieliniową charakterystykę magnesowania obwodu magnetycznego
prÄ…d magnesujÄ…cy ma przebieg niesinusoidalny (przy sinusoidalnym wymuszeniu
napięciowym). Zjawisko to można zaobserwować dla transformatora w stanie jałowym.
Wówczas prąd obserwowany to suma prądu magnesyjącego i prądu strat w żelazie (dla tego
stanu pracy transformatora pozostałe straty można pominąć). Przyjmując, że indukcja i
natężenie pola magnetycznego zmieniają się w sposób opisany pętlą histerezy oraz
przyjmując sinusoidalny kształt indukcji, odkształcenie pradu magnesującego można
przedstawić graficznie (rys. 4).
i0,ih,B B
i01
i0
B1 B1
B
B2 B2
i02
ih
i 02
i 02 i02 i01 i0
t
Rys. 4. Konstrukcja krzywej prądu i0 z uwzględnieniem zjawiska histerezy
Prąd magnesujący i0 zawiera składową ih, która odpowiada za straty związane z
przmagnesowaniem materiału zmiennym prądem. Jak wynika z rys. 4 zwiększenie
szerokości pętli histerezy (wzrost strat) powoduje wzrost amplitudy tego prądu.
KOROZJA POJCIA PODSTAWOWE
KOROZJA [corradere łac. - zżerać], jest to proces stopniowego niszczenia ciała stałego
wskutek chemicznego lub elektrochemicznego oddziaływania środowiska w wyniku którego
zmieniają się stan i właściwości niszczonego materiału. Korozja rozpoczyna się od
powierzchni materiału i postępuje w głąb. Szczególnie ważnym problemem jest korozja
metali i ich stopów, ale korozji mogą ulegać także inne materiały np. beton, drewno,
tworzywa sztuczne itp.
Przykładem korozji jest rdzewienie żelaza, śniedzenie mosiądzu i miedzi, czernienie srebra.
Produkt korozji żelaza i jego stopów nosi nazwę rdzy. Rdza - krucha, najczęściej
żółtobrunatna warstwa tworząca się na żelazie i stali w wyniku działania naturalnych
czynników korodujących np. wilgoci, dwutlenku węgla i innych. Chemicznie rdza zawiera
tlenki, wodorotlenki i czasami sole żelaza.
[ Pobierz całość w formacie PDF ]