5.1.3 SNOV V MAGNETNEM POLJU

KAZALO

   

 

5.1.3.4 Magnetilne karakteristike snovi

   
 

Pri snovanju električnih naprav, katerih delovanje temelji na magnetnih učinkih, imamo opraviti s feromagnetnimi snovmi, ki imajo različne magnetne lastnosti. Ker je za magnetne učinke bistvenega pomena gostota magnetnega pretoka, je za snovanje omenjenih naprav potrebno poznavanje odvisnosti gostote od jakosti magnetnega polja v teh snoveh. Iz praktičnih razlogov podajajo to odvisnost proizvajalci feromagnetnih snovi v grafični obliki (slika 5.1.3.4.1).

 

HITRE POVEZAVE

Nelinearno magnetenje
Enačba 5.1.3.3.3

Preglednica 5.1.3.4.1

Majhnih in velikih

 

SLIKA

Slika 5.1.3.4.1: Magnetilna karakteristika

 

SLIKA

Slika 5.1.3.4.2: Magnetilne karakteristike feromagnetnih kovin

 

SLIKA

Slika 5.1.3.4.3: Relativna permeabilnost

 

VIDEO

Video 5.1.3.4.1: Feromagnetik v magnetnem polju (magnetilna krivulja)

 
 
   

 

►  

Grafični obliki odvisnosti gostote magnetnega pretoka od magnetne poljske jakosti pravimo magnetilna karakteristika snovi.

 
       
 

Za neferomagnetne snovi je relativna permeabilnost μr ≈ 1, zato za gostoto magnetnega pretoka, npr. v zračni tuljavi, velja:

   
       
 

B = μr · μ0 · H  ≈ μ0 · H = konst. · H .

   
       
 
►  

Gostota magnetnega pretoka v neferomagnetni snovi je linearna funkcija magnetne poljske jakosti.

 
       
 

Grafična ponazoritev linearne funkcije pa, kot vemo, ima obliko premice (slika 5.1.3.4.1).

   
       
 

Pri feromagnetnih snoveh se že pri majhnih jakostih magnetilnega magnetnega polja začne postopno obračanje elementarnih magnetkov in prištevanje njihovih magnetnih pretokov magnetilnemu pretoku. Zato gostota magnetnega pretoka v feromagnetnih snoveh narašča z jakostjo magnetnega polja veliko hitreje kot v neferomagnetnih snoveh (slika 5.1.3.4.1), in to do magnetne poljske jakosti, ki se ji z največjo možno usmeritvijo pokorijo še najbolj trdovratni elementarni magnetki (slika 5.1.3.2.2.3). Z nadaljnjim povečevanjem magnetne poljske jakosti feromagnetna snov ne povečuje gostote magnetnega pretoka.

   
       
 
►  

Feromagnetni snovi, ki pri povečanju magnetne poljske jakosti ne prispeva več k povečanju magnetnega pretoka, pravimo, da je magnetno nasičena.

Gostota magnetnega pretoka v feromagnetni snovi je nelinearna funkcija magnetne poljske jakosti.

 

 
       
 

Magnetilne karakteristike predstavnikov elektropločevin (pločevin za izdelavo feromagnetnih jeder elektromagnetov, električnih strojev in drugih naprav) in sive litine prikazuje slika 5.1.3.4.2.

   
       
 

Iz enačbe 5.1.3.3.3 lahko sklepamo, da se pri feromagnetnih snoveh z magnetno poljsko jakostjo spreminja tudi μr, sicer bi gostota magnetnega pretoka B bila linearna funkcija magnetne poljske jakosti.

   
       
 
►  

Relativna permeabilnost določene feromagnetne snovi je odvisna od magnetne poljske jakosti (μr ni konstanta).

 
       
 

V U-I karakteristikah električnih tokokrogov smo se naučili sklepati o velikosti električne upornosti iz strmine U-I karakteristik. Podobno velja tudi za H-B karakteristiko:

   
       
 
►  

Čim večja je strmina premice skozi točko na magnetilni karakteristiki (slika 5.1.3.4.1), tem večja je relativna permeabilnost snovi μr.

Največja relativna permeabilnost je določena s strmino tangente skozi točko kolena magnetilne karakteristike.

 

 
       

Na osnovi spreminjajoče se strmine premic skozi točke na magnetilni karakteristiki ali računov (μr = B/μ0H) lahko narišemo približni potek relativne permeabilnosti pripadajoče feromagnetne snovi (slika 5.1.3.4.3). Pri izbiri relativnih permeabilnosti iz priročnikov zato moramo biti pozorni na velikost magnetne poljske jakosti. Pomembno je namreč dejstvo, da tudi feromagnetne snovi imajo pri majhnih in velikih magnetnih poljskih jakostih majhno relativno permeabilnost. Maksimalne vrednosti relativnih permeabilnosti nekaterih pogosto uporabljanih feromagnetnih snovi podaja preglednica 5.1.3.4.1.

   
       
 

Preglednica 5.1.3.4.1:  Relativne permeabilnosi

Snov μrmax
čisto železo  250.000 
jeklena litina 600
elektropločevina (Ni, Fe) 60.000
 supermaloj (Ni, Fe, Mo, Mn)  300.000
ultraperm (Ni, Mo, Mn, Fe) 500.000
   
       
 

Zaradi ugotovljene narave relativne permeabilnosti, obravnavamo feromagnetne snovi bistveno drugače kot neferomagnetne:

   
       
 
►  

V neferomagnetnih snoveh magnetne količine računamo na osnovi enačbe B = μ0 · H.

V feromagnetnih snoveh magnetne količine določamo iz magnetilnih karakteristik (slika 5.1.3.4.2).

 

 
       
Primer 5.1.3.4.1:
 
 
       
Primer 5.1.3.4.2:

 
       
 

Iz slike 5.1.3.4.1 lahko razberemo prispevek orientiranih weissovih območij feromagnetne snovi k gostoti magnetnega pretoka skozi feromagnetno snov. In kaj se zgodi z namagnetenim predmetom iz feromagnetne snovi, če ga vzamemo iz magnetnega polja?

   
       
  5.1.3.4.1 Histerezna zanka snovi    
  5.1.3.4.2 Trdomagnetne in mehkomagnetne snovi