強磁性材料の特性と技術への応用
電流が流れる電線の周囲には、たとえ真空中でも、 磁場... そして、物質がこの磁場に導入されると、磁場は変化します。磁場内の物質は磁化されるためです。つまり、物質は、以下に関連する基本磁気モーメントの合計として定義される、多かれ少なかれ磁気モーメントを取得します。その物質を構成する部分のこと。
この現象の本質は、多くの物質の分子が独自の磁気モーメントを持っているという事実にあります。これは、電荷が分子内を移動し、基本的な円電流を形成し、したがって磁場を伴うためです。外部磁場が物質に加えられない場合、その分子の磁気モーメントは空間内でランダムに配向され、そのようなサンプルの全磁場 (および分子の全磁気モーメント) はゼロになります。
サンプルが外部磁場に導入されると、その分子の基本磁気モーメントの配向は、外部磁場の影響下で優先的な方向を獲得します。その結果、新しい条件下では個々の分子の磁場が互いに補償しなくなるため、物質の総磁気モーメントはゼロではなくなります。したがって、物質は磁場 B を発生させます。
物質の分子が最初は磁気モーメントを持たない場合（そのような物質は存在します）、そのようなサンプルが磁場に導入されると、その中に円形電流が誘導されます。つまり、分子は磁気モーメントを獲得します。その結果、全磁場 B が出現します。
既知の物質のほとんどは磁場中で弱く磁化されますが、強い磁性を特徴とする物質もあり、それらは磁場と呼ばれます。 強磁性体… 強磁性体の例: 鉄、コバルト、ニッケルおよびそれらの合金。
強磁性体には、低温で外部磁場、機械的変形、または温度変化の影響下で大きく変化する自発的 (自発的) 磁化を持つ固体が含まれます。これが鋼と鉄、ニッケルとコバルト、合金の挙動です。透磁率は真空の数千倍です。
このため、電気工学では、磁束を伝導してエネルギーを変換するために伝統的に使用されています。 強磁性材料で作られた磁気コア.
このような物質の磁気特性は、磁性の基本担体の磁気特性に依存します。 原子の中を電子が移動する…もちろん、原子核の周りの原子の軌道を移動する電子は円流（磁気双極子）を形成します。しかしこの場合、電子もその軸の周りを回転し、強磁性体の磁化において主な役割を果たすスピン磁気モーメントを生成します。
強磁性の特性は、物質が結晶状態にある場合にのみ現れます。さらに、熱運動により基本磁気モーメントの安定した配向が妨げられるため、これらの特性は温度に大きく依存します。したがって、それぞれの強磁性体について、磁化構造が破壊され、物質が常磁性体になる特定の温度 (キュリー点) が決定されます。例えば鉄の場合は900℃です。
弱い磁場でも、強磁性体は飽和するまで磁化することができます。さらに、それらの透磁率は、印加される外部磁場の大きさに依存します。
磁化プロセスの開始時 磁気誘導B 強磁性体の方が強くなります。つまり、 透磁率 しかし、飽和が発生すると、外部磁場の磁気誘導をさらに増加させても、強磁性体の磁場の増加にはつながらないため、サンプルの透磁率は減少し、現在は 1 になる傾向があります。
強磁性体の重要な特性は次のとおりです。 残り… 強磁性ロッドがコイル内に配置され、コイル内の電流を増加させることによって飽和状態になると仮定します。次に、コイル内の電流がオフになり、コイルの磁場が除去されました。
ロッドが最初の状態まで消磁されておらず、その磁場が大きくなっている、つまり残留誘導が存在していることがわかります。ロッドはこんな感じで回転しました 永久磁石に.
このようなロッドバックを消磁するには、反対方向で残留誘導と等しい誘導を持つ外部磁場をロッドに印加する必要があります。磁化された強磁性体（永久磁石）を消磁するためにそれに加えなければならない磁場誘導係数の値は、と呼ばれます。 保磁力.
異なる強磁性体の磁化曲線 (ヒステリシス ループ) は互いに異なります。
一部の材料は広いヒステリシス ループを持っています。これらは高い残留磁化を持つ材料であり、磁気的に硬い材料と呼ばれます。硬磁性材料は永久磁石の製造に使用されます。
これに対し、軟磁性材料はヒステリシスループが狭く、残留磁化が低く、弱い磁場では容易に磁化されます。トランスやモーターのステーターなどの磁心として使用される軟磁性材料です。
強磁性体は今日の技術において非常に重要な役割を果たしています。軟磁性材料 (フェライト、電磁鋼板) は、電気モーターや発電機、変圧器やチョーク、さらには無線工学にも使用されています。フェライトは何からできていますか インダクタコア.
永久磁石の製造には、硬磁性材料 (バリウム、コバルト、ストロンチウム、ネオジム鉄ホウ素のフェライト) が使用されます。永久磁石は、電気機器や音響機器、モーターや発電機、磁気コンパスなどに広く使用されています。