Materialet në fushën magnetike

Transcript

1 Materialet në fushën magnetike Llojet e materialeve magnetike Elektronet gjatë sjelljes të tyre rreth bërthamës krijojnë taq. momentin magnetik orbital. Vet elektronet kanë momentin magnetik vetiak - spin. Këto momente në atomet e veqanta (molekula) munden të asgjasohën në tërësi ose pjesërisht, por munden edhe të superponohën. Sipas vetive magnetike materialet klasifikohën në: diamagnetike, paramagnetike, feromagnetike. 1

2 Materialët manifestojnë veti diamagnetike nëse momentet magnetike të molekulave asgjasohën. Shufra nga materiali diamagnetik në fushën magnetike pozicionohët pingul mbi kahun e fushës. Sipas kësaj kanë emërin materiale diamagnetike Efekti diamagnetik është përhera I shprehur dobët Shembuj të materialeve diamagnetike - argjenti, bizmuti dhe uji 2

3 Materialet paramagnetike - Momentet magnetike të molekulave nuk janë shumë të shprehur, por në fushën magnetike pozicionohën në kahun e fushës. Shufra nga materiali paramagnetik në fushën magnetike pozicionohët në kahun e fushës magnetike. Shufra pozicionohët paralelisht me vijat e fushës sipas kësaj këto materiale quhën paramagnetike Efekti paramagnetik nuk është i shprehur tepër. Raste të materialeve paramagnetike - platina, alumini dhe oksigjeni. 3

4 Materialet feromagnetike dipolet magnetike të molekulave të veqanta janë tëpër të shprehur. Në fushën magnetike pozicionohën në kahun e fushës. Këto materiale quhën feromagnetike- sipas perfaqësuesit kryesor, hekurit (ferro) Kanë përdorim të madhë në praktikë. Shembuj të materialeve feromagnetike - hekuri, kobalti, nikeli dhe gadolini, pastaj disa legura dhe lidhje të tyre kimike. 4

5 Vektori I magnetizimit Vektori i magnetizimit ose vektori i dendësisë së magnetizimit paraqet v m v = dv M d V Njësia matëse për vektorin e magnetizimit është: 2 [ m ] Am A [ M ] = = = 3 [ V ] m m 5

6 Vektori i magnetizimit ka njësinë e njejtë matëse si vektori i intenzitetit të fushës magnetike- quhët edhe eksitim i brendshëm dhe shënohët me He ; Hb. Vektori i magnetizimit shpërndahët vetëm brenda materialit të magnetizuar. Nga pikëpamja makroskopike paraqet pasqyrën më të mirë të dukurive brenda materialit të magnetizuar megjithatë rrallë përdorët. 6

7 Susceptibiliteti dhe permeabiliteti magnetik Përçueshmërinë magnetike më të mirë e kanë feromagnetikët. Pra: hekuri, kobalti, nikeli dhe gadolini, pastaj disa legura dhe lidhje kimike të tyre. Materiali feromagnetik në fushën e jashtme magnetike ka indukcionin magnetik më të madhë, në krahasim me atë që e ka patur (më parë) në vakuum. Kjo shpjegohët me veprimin e fushës së jashme magnetike H dhe eksitimit të brendshëm He. 7

8 v v B = m 0 He eksitimi i brendshëm m 4π 10 0 = - 7 Vs Am për vakuum Bazat e elektroteknikës kryesisht varët nga fusha magnetike Indukcioni në materialin e futur në fushën magnetike fusha e jashtme magnetike He k= H Susceptibiliteti magnetik B = m ( H + H ) = 0 e Permeabiliteti magnetik relativ = m ( 1 + k ) = m m H = m H 0 H 0 r m = m m 0 r Permeabiliteti magnetik absolut 8

9 Permeabiliteti relativ mr i materialeve feromagnetike: ka vlerën prej disa qindra deri 1000, varët kryesisht nga vlera e indukcionit në material nuk është vlerë konstante. Materialët tjera kanë permeabilitet relativ: μ 1 r Permeabiliteti absolut ka vlerën: μ = μ μ 0 r 9

10 Kushtet në kufirin e dy materialeve magnetike v v H1 t a v H 1 1 v H1 n m = m m 2 0 r 2 v m > m m = m m 1 0 r 1 H = H = H 1 t 2 t t H sin a = H sin a H2 t a v 2 H H2 n Bazat e elektroteknikës 2 Vektori I intenzitetit të fushës magnetik 2 1 në kufirin në mes dy materialeve Në kufirin e dy materialeve me permeabilitet të ndryshëm vie deri tek thyerja e vijave të fushës magnetike. 10

11 v B1 t v a v m = m m 1 0 r 1 B = B = B B n 2 n n B1 n m > m 2 1 m = m m Bazat e elektroteknikës B cos a = 1 1 = B cos a v a 2 0 r 2 2 B2 n v 2 v t B 2 B2 2 Vektori i indukcionit magnetik në kufirin në mes materialeve 11

12 H = H 1 t 2 t Materialet izotropike B B B m 1 t 2 t 1 t 1 m > m = = 2 1 m m B m t 2 B = 1n B 2 n H m H = m H 1 1 n 2 2 n = H m m 1 n 2 2 n 1 12

13 H sin a = sin a 1 1 H 2 2 H sin a H sin a = B cos a B cos a B cos a = B cos a m tga = 1 m tga tg a m m 1 1 r 1 = = Ligji i thyerjës së vijave magnetike tg a m m 2 2 r 2 13

14 Materialet izotropike : Komponentet normale të fushës magnetike Hn janë në shpërpjesëtim me permeabilitetin magnetik të materialeve komponentet tangjenciale të indukcionit magnetik Bt janë proporcionale me vlerat e permeabilitetit të materialeve. Ligji i thyerjës së vijave magnetike herësi i tangjenteve të këndeve të rënjës të vijave në kufij është i barabartë me herësin e permeabiliteteve. Në kufirin në mes materialeve joferomagnetike dhe feromagnetike vijat e fushës magnetike thyhën ashpër. 14

15 Lakorja e magnetizimit Lakorja e magnetizimit paraqet varësinë e indukcionit magnetik B nga intenziteti I fushës magnetike H për një material feromagnetik. Matet në torusin e hollë nga 0 H ai material- matja pikë për pikë. Lakorja e magnetizimit Varësia e indukcionit magnetik B nga intenziteti i fushës magnetike H për materialet feromagnetike është jolineare. B Lakorja e magnetizimit nuk është vijëdrejtë. 15

16 v Bërthama toroidale nga materiali që hulumtohët H H = instrument për matjën e sasisë së ngarkesës D Q Rritja me kërcim e rrymës S, lmes I ' = I + D I IN Galvanometi B =? l 1 mes mbështella e dendur për eksitim magnetik N1 e = N Tensioni në dredhën I D F D t N2 balistik Dredha për matjen e fluksit magnetik Rritja e indukcionit Bazat e elektroteknikës rritja me kërcim e fushës H = D IN 1 l mes Rritja me kërcim e fluksit F ' = F + D F N N Ngarkesa në D Q = 2 D 2 F D B = DF = D Q galvanometër R S R S

17 B hekurit Zona e ngopjës Gjuri I lakorës së magnetizimit ajri 0 H Lakorja e magnetizimit të parë të hekurit 17

18 Vlerat e matura në pika bashkohën në vijen karakteristike lakorja e magnetizimit. Nëse hekuri nuk ka qenë paraprakisht i magnetizuar, fitohët lakorja e emëruar si lakorja e magnetizimit të parë: në fillim të magnetizimit- indukcioni rritët ngadal, pjesa lineare indukcioni rritet dukshëm, gjuri i lakorës pjesa në të cilën ajo rritët theksueshëm ngopja- për vlera të mëdha të indukcionit lakorja bëhët gadi paralele me karakteristikën e magnetizimit të vakumit. 18

19 Hekuri dhe të gjitha metalët: kanë strukturë kristalore. Gjatë kësaj grupe më të mëdha të atomeve kanë dipole të njejta magnetike të orientuara - domenet e Weissit. Në materialin e pamagnetizuar domenet e Weissit janë magnetikisht të orientuara në mënyrë kaotike Me forcimin e fushës magnetike domenet e Weiss-it në fillim ngadale, e pastaj gjithënjë e më shpejtë orientohën në kahun e fushës së jashtme. 19

20 Kur të gjitha domenet të jenë orientuar në kahun e fushës së jashme, vektori i magnetizimit të materialit ka arrijtur maksimumin e vet. Materiali, thuhët se, është (i) ngopur. Forcimi i mëtutjeshëm i fushës së jashtme i kontribuon rritjës së indukcionit vetëm për aqë sa do të ishte rritja në vakuum. Andaj lakorja e magnetizimit për indukcione të mëdha bëhët paralele me drejtimin e magnetizimit të vakuumit. 20

21 Histereza magnetike Indukcioni B B m Laku i mbyllur i histerezës remanent B r indukcioni gjatë zvogëlimit të fushës koercitiviteti - H H m c 0 H H m Lakorja e magnetizimit të parë Lakorja e histerezes gjatë magnetizimit të ngadalshëm alternativ 21

22 B B m Materialët e buta magnetike kanë forcën koercitive të vogël Materialët e forta magnetike kanë forcën koercitive të madhe 0 H m H Lakorët e histerezës të materialeve të buta dhe të forta magnetike 22

23 Karakteristikë e materialeve magnetike gjërësia e lakut të histerezës, koercitiviteti. Materialët e forta magnetike - koercitiviteti i madhë (çeliku I farkuar me 1% karbon). Materialët e buta magnetike (hekuri kimikisht I pastër ). - koercitiviteti i vogël Magnetët permanent materiale magnetike të forta. 23

24 Permeabiliteti i hekurit m B B m 1 m = m Bazat e elektroteknikës B 1 H 1 B 1 m p t a 1 m m = B H = tg a m 0 a p Asimptota e permeabilitetit 0 H H 1 24