Elektrycznosc i Magnetyzm

1
Elektrycznosc i Magnetyzm

• Wyklad Jan Gaj
• Pokazy Tomasz Kazimierczuk/Karol Nogajewski,
  Tomasz Jakubczyk

Wyklad dwudziesty 27 kwietnia 2010
2
Z poprzedniego wykladu

• Zwiazki wektorów B, H i M
• Podatnosc i przenikalnosc magnetyczna
• Warunki ciaglosci na granicy osrodków
• Wplyw geometrii na pole magnesów, analogie z
  elektrostatyka
• Magnetometry Faradaya, ekstrakcyjny, Fonera

3
Pomiar namagnesowania
Metoda wibracyjna (Fonera)
Metoda Faradaya (pomiar podatnosci)
Metoda ekstrakcyjna
SQUID
Susceptometr AC
Iloczyn indukcji i jej gradientu staly w pewnym
obszarze
4
Superconducting Quantum Interference Device
?0 e/2h ? 2?10-15 Tm2
5
Susceptometr AC
Pomiar róznicy napiec indukowanych w dwóch
zwojnicach
6
Namagnesowanie w polu zewnetrznym w przyblizeniu
liniowym
Dlugi walec wzdluz pola
Zaniedbywalne pole demagnetyzacji
Walec prostopadly do pola
Silne pole demagnetyzacji
?150
7
Co to znaczy dlugi walec?
W srodku walca pole demagnetyzacji pochodzi od
obu konców
czyli
Najlagodniej to pole ma byc zaniedbywalne w
porównaniu z H0
daje
Przypadek liniowy stala podatnosc
Wymaganie zaostrzone ze wzgledu na wzmocnienie
pola H przez podatnosc
W szpilce d 21 mm, 2R 0.8 mm ? ? 300
8
Klasyfikacja empiryczna materialów

• Diamagnetyzm ? lt 0, nie zalezy od T
• Paramagnetyzm 0 lt ? ltlt 1, ? maleje z T
• Ferromagnetyzm ? gtgt 1

9
Ferromagnetyk temperatura Curie

• Rozgrzany drut zelazny przestaje byc przyciagany
  przez magnes
• Wahadlo z przejsciem fazowym

10
Domeny w ferromagnetyku

• Obraz
• Przemagnesowanie

11
Obserwacja domen
Efekt Faradaya obrót plaszczyzny polaryzacji
swiatla w polu magnetycznym
Skrecenie proporcjonalne do drogi przebytej w
materiale
12
Mikroskop sil magnetycznych (MFM)
13
Obrazy AFM i MFM
14
Skad sie biora domeny?
B
R
?
r
dl
Dipol B(R) R-3
Kwadrupol B(R) R-4 krótszy zasieg, mniejsza
energia pola zewnetrznego
15
Efekt Barkhausena
N S
Wzmac-niacz
Trzaski (impulsy)
Wniosek skokowe zmiany namagnesowania
16
Ferromagnetyk krzywa namagnesowania
-X
Y
Obwód calku-jacy
Oscylo- skop

Tendencja do nasycenia w silnym polu
Histereza niejednoznacznosc krzywej
namagnesowania
17
Parametry krzywej namagnesowania
Namagnesowanie nasycenia
Pozostalosc magnetyczna
Pole koercji
Magnetyki twarde (duze Hc) i miekkie (male Hc)
18
Miekkie i twarde magnetyki
Material Coercivity (Oersteds 10-4 T/?0)
Supermalloy Fe15.7Ni79Mo5Mn0.3 0.002
Permalloy, Ni81Fe19 0.05-1
Silicon Iron 0.4-0.9
Soft Wrought Iron 2
Co 20 Ni 150
Ni1-xZnxFeO3, a microwave material 15-200
Alnico, a common refrigerator magnet 1500-2000
CoPtCr disk drive recording media 1700
NdFeB 10,000-12,000
Fe48Pt52 12,300
SmCo5 40,000
19
Namagnesowanie nasycenia
Magnetization curves of 9 ferromagnetic
materials, showing saturation. 1.Sheet steel,
2.Silicon steel, 3.Cast steel, 4.Tungsten
steel, 5.Magnet steel, 6.Cast iron, 7.Nickel,
8.Cobalt, 9.Magnetite
20
Praca przy zmianie namagnesowania
Energia momentu magnetycznego w polu
Energia pola w prózni
Gestosc energii w dlugiej zwojnicy
Praca przemagnesowania przy obiegu petli
histerezy
21
Skad sie bierze histereza?
Anizotropia mikroskopowego momentu magnetycznego
Minimum energii
H 0
H 1
H 2
Energia (j. u.)
Kat (radiany)
krzywa histerezy
22
Rodzaje anizotropii magnetycznej
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
1. Ksztaltu dlugozasiegowe oddzialywanie dipoli
magnetycznych, faworyzuje pole w plaszczyznie
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
2. Krystaliczna oddzialywania lokalne
23
Scianka domenowa
Najczesciej w warstwach
Najczesciej w materiale 3D
Wyjasnienie anizotropia ksztaltu
24
Jak namagnesowanie zmienia sie w polu?
25
Przebieg magnesowania