Magnetické materiály a jejich vlastnosti. Prof.Mgr.Jiří Erhart, Ph.D. Katedra fyziky FP TUL

Transkript

1 Magnetické materiály a jejich vlastnosti Prof.Mgr.Jiří Erhart, Ph.D. Katedra fyziky FP TUL

2 Magnetické pole v látce Magnetovec, hematit přírodní magnetické minerály Dipólová struktura permanentních magnetů

3 Feromagnetismus V látce existuje silný nevykompenzovaný magnetický moment

4 Lorentzova síla Působení na pohybující se elektrický náboj

5 Magnetická indukce Definice přes Lorentzovu síluf B Směr indukce je směremrychlosti v, kdy je F B = 0 (vx B= 0)

6 Velikost a jednotka magnetickéindukce Jednotka T (Tesla) Staršíjednotka G (Gauss) 1T = 10 4 G Velikost Na povrchuzemě 10-4 T Elektromagnety, NdFeB permanentní magnety 1T Supravodivé magnety >1T (např. 14T)

7 Magnetickéindukčníčáry Popisují prostorové rozložení indukce Bmg. pole neukazují směr magnetické síly!

8 Zobrazování magnetického pole Piliny uspořádánído tvaru indukčních čar, nikoliv směru magnetické síly

9

10 Zobrazovánímagnetického pole Folie= flux detector [Wb]

11 Pole magnetického dipólu Magnetické pole cívky se chová jako pole magnetického dipólu magnetický dipólový moment cívky

12 Vlastnosti feromagnetických látek Hystereze doménová struktura Curieova teplota

13 Feromagnetické domény Substance Curie temp C Iron (Fe) 770 Cobalt (Co) 1130 Nickel (Ni) 358 Iron Oxide (Fe 2 O 3 ) 622

14 Barkhausenůvjev 1919 přeskokydoménových stěn na defektech, šum H.G.Barkhausen (* )

15

16 Magnetické pole v látce Magnetizace (magnetická polarizace) + 1 M[A/m], μ r [-], χ[-] nebo +, kdej[t] V anizotropní látce je permeabilita i susceptibilita tenzordruhéhořádu (reprezentace elipsoidem hodnot)

17 Měření feromagnetické hystereze Měřená látka je tvaru prstence jako jádro transformátoru

18 Hallův jev E.H.Hall, 1879 měření magnetické indukce

19 Silové působení dvou permanentních magnetů Přitažlivá nebo odpudivá síla F m l 2 mg Magnetická polarizace z 2a x y l 1 F m F m 2 M πa 2µ 0 4 l 1 l 2 3z [ ] a + z 2

20 Typypermanentníchmagnetů Ferity (barnatý, strontnatý) Neodymové magnety NdFeB Samariové magnety SmCo AlNiComagnety Plastové magnety

21 Ferity Barnatý ferit BaFe 12 O 19, (SrFe 12 O 19 ), osa magnetizace je rovnoběžná s osou c, výroba pomocí práškové metalurgie

22 Neodymovémagnety (NdFeB) Založeny na intermetaliku Nd 2 Fe 14 B, osa magnetizace je rovnoběžná s osou c

23 Samariové magnety (SmCo) Založeny na intermetalikách SmCo 5 Sm 2 Co 17 Osa magnetizace kolmo na základní rovinu

24 AlNiComagnety SlitinyAl, Ni a Co s dalšími příměsemi

25 Plastové magnety Organický polymer s rozptýlenými magnetickými zrny, např. NdFeB plastomagnety

26 Směry magnetizace Magnetizace v silném magnetickém poli

27 Směry magnetizace Magnetizace v silném magnetickém poli

28 Srovnání vlastností

29 Přídržná síla Kolmo k povrchu Rovnoběžně s povrchem

30 Přídržná síla Promagnetování a struktura pole faktor přídržné síly

31 Feromagnetická kapalina Drobné (nano) částice feromagnetické látky (hematit Fe 2 O 3, magnetitfe 3 O 4 ) rozptýlené v oleji+smáčedlo

32 Aplikace Strukturní držáky, magnetky, folie, Magnetický záznam pásky, disky, Ochrana zboží magnetické pásky Funkční elektromagnetická indukce, motory, senzorika, měřidla

33 Literatura V prezentaci byly použity obrázky z knihy: HALLIDAY, D., RESNICK, R., WALKER, J.: Fyzika (část 3 Elektřina a magnetismus), Vutium, Brno 2000 Wikipedia Permanentní magnety, Feromagnet, s.r.o., Světlá Hora,

34 Experimenty Zobrazování magnetických polí flux detektorem Segmentová magnetizace, magnetizace různých tvarů magnetů Feromagnetická kapalina a její chování v magnetickém poli Anizotropní magnetizace magnetického papíru Přemagnetizace feritu neodymovým magnetem Plastový magnet a stabilizace pohybu feritové magnetky na něm Ochranný pásek (Metglass)