CC BY
15
№ 10 (67)
октябрь, 2019 г.
ПАРАМЕТРЫ МАГНЕТИЗМА, НАМАГНИЧИВАНИЯ И РАЗМАГНИЧИВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ И РЕЛЬСОВЫХ ПЛЕТЕЙ
Курбанов Жанибек Файзуллаевич
PhD Ташкентского института инженеров железнодорожного транспорта,
Узбекистан, г. Ташкент E-mail: _ jonik_piter@mail. ru
Халиков Абдульхак Абдульхаирович
д-р техн. наук, проф. Ташкентского института инженеров железнодорожного транспорта,
Узбекистан, г. Ташкент
Ортиков Мироншох Содикович
соискатель Ташкентского института инженеров железнодорожного транспорта,
Узбекистан, г. Ташкент
PARAMETERS OF MAGNETISM, MAGNETIZATION AND DEMAGNETIZATION OF MATERIALS AND RAIL LASHES
Janibek Kurbanov
PhD, Tashkent Institute of Engineers railway transport
Uzbekistan, Tashkent
Abdulhak Halikov
DSc, prof. Tashkent Institute of Engineers railway transport
Uzbekistan, Tashkent
Mironshoh Ortikov
Applicant for the Tashkent Institute of Engineers railway transport
Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
В работе рассмотрены вопросы особенности намагниченности, причины ее возникновения в переменном электромагнитном поле. Рассмотрены методы известных способов размагничивания и определены напряженности магнитного поля.
ABSTRACT
The paper considers the features of magnetization, the reasons for its occurrence in an alternating electromagnetic field. The methods of known methods of demagnetization are considered and magnetic field strengths are determined.
Ключевые слова: намагничивания, размагничивания, ферромагнетики, парамагнетики, диамагнетики, электромагнитное поле.
Key words: magnetization, demagnetization, ferromagnets, paramagnets, diamagnets, electromagnetic field.
Магнитные свойства металлов проявляются токами, которые возникают за счет вращения электронов, как вокруг ядра, так и вокруг своей оси. Они возникают так же за счет колебаний собственных орбит. Электромагнитное поле атомов формирует моменты, образованные явлениями, происходящими в атомах [3]. Все они, складываясь вместе, образуют электромагнитное поле. По магнитным свойствам все материалы разбиваются на диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики [4].
Некоторые материалы не способны к намагничиванию, так как все моменты компенсируются. При
этом они в начале цикла намагничивания размагничиваются. Некоторые ферромагнетики способны намагничиваться без воздействия внешнего магнитного поля. При этом все магнитные моменты становятся параллельными и образуют единую область, которая называется доменом. При этом действует суммарный момент домена.
Эта область включает 1015 атомов и составляет в поперечном направлении 10мкм. Если внешнее поле не действует, то ферромагнетики не проявляют явления намагниченности. Когда действуют внешние
Библиографическое описание: Курбанов Ж.Ф., Халиков А.А., Ортиков М.С. Параметры магнетизма, намагничивания и размагничивания материалов и рельсовых плетей // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2019. № 10(67). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/8025
№ 10 (67)
октябрь, 2019 г.
поля, момент доменов увеличивается за счет вращения атомов вокруг ядра и колебаний орбит. Процесс увеличения магнитного момента от внешнего поля называется, намагничиванием. Формула намагничивания [5]:
3=4пХН,
(1)
Способность тела воспринимать намагничивания определяется восприичивостью вещества - Х-
Для диамагнетиков х <0 (х = -10-5 -—10-7); парамагнетиков х > 0 (х = 10-1 - 10-5); ферромагнетиков х = 1 — 105.
Ферромагнетики самопроизвольно намагничиваться при температурах ниже точки Кюри. Относительная магнитная проницаемость также влияет на намагниченность материалов. Намагничивание 3 и относительная магнитная проницаемость ^ зависят от напряженности электромагнитного поля.
Относительная магнитная проницаемость для диамагнетиков не намного меньше единицы; парамагнетиков чуть больше единицы. Неоднородное электромагнитное поля выталкивает диамагнитные тела и притягивает к себе парамагнитные. Однородное внешнее электромагнитное поле ослабляет поле диамагнетиков и усиливает поле парамагнетиков [1].
Для контроля рельсовых плетей используются поля с индукции В = 25 — 60мТл, при намагничивании катушек индуктивности до 100-200мТл, электромагнитов более 1Тл. В катушках с ферромагнитными сердечниками индукция магнитного поля составляет до 2,5Тл, а намагниченность превышает во много раз напряженность внешнего магнитного поля. При больших внешних электромагнитных полях намагниченность будет сравнима с напряженностью магнитного поля [2].
Кривая намагниченности ферромагнетиков и петля гистерезиса В(Н) показана на рисунке 1.
В=ВГ Н=0 I
В=ВГ Н=0
Рисунок 1. Кривая намагниченности ферромагнетиков
Момент времени, когда напряженность магнитного поля, индукция и намагниченность 3 равны 0 называется начальной точкой намагничивания.
В это время домены расположены хаотично и распределение их произвольно. По мере увеличение
тока в соленоиде с сердечником увеличивается Н и В за счет ориентации доменов по внешнему электромагнитному полю, растет намагниченность. Этот рост показан на рисунке 2.
В4 3
эт
Рисунок 2. Начальная кривая намагничивания
Кривые В(Н) и 3(Н) называют начальной кривой намагничивания. Магнитная проницаемость принимает максимальное значение при равенстве Ьда, то есть наклона прямой соединяющей начальную точку и точку, в которой происходит ориентация доменов вдоль внешнего электромагнитного поля (рисунок 3).
ВА 3
о
Н
Рисунок 3. Определение максимального значения магнитной проницаемости
Максимальное значение магнитной проницаемо-
сти:
Ммах
В-тв МоНШн
Ьда,
(2)
где тв - масштаб В; тн - масштаб Н.
Существует и дифференциальное значение Мдифф, которое определяет также явление намагниченности:
Мдифф = Иш
дв
ав
ДН^ж Д0дН ^0йн
(3)
Зависимости ^(Н) и ^дИфф(Н) представлены на рисунке 4.
Н
0
В=В
т
Н=Н
т
№ 10 (67)
Процесс перемагничивания происходит по другой кривой, отличный от процесса повышения индукции В. Этот процесс получил название магнитного гистерезиса.
Величина магнитной индукции, которая остается в намагниченном сердечнике называют остаточной индукцией Вг. Что бы убрать остаточную индукцию необходимо уменьшить В до 0, то есть увеличить Н внешнего поля в противоположном направлении. Коэрцитивная сила - это значения Нс, при которой В=0.
октябрь, 2019 г.
При изменении внешнего поля вектор магнитной напряженности меняется от Нт до нуля и от нуля до Нт, то индукция магнитного поля описывает петлю гистерезиса. При изменении внешнего поля по нескольким циклам перемагничивания петля гистерезиса принимает предельную форму. Если значения напряженности изменяется несимметрично относительно нулевого значения, то получаются частные циклы перемагничивания. Когда время перемагничивания и время, когда напряженность поля достигает максимального значения В(Н) называется динамической характеристикой. Магнитная проницаемость, которая получается по динамической характеристике, называется ^дин. Четыре параметра: относительная магнитная проницаемость ¡и., максимальное значение ^мах, индукция Вг и напряженность Нс являются главными при рассмотрении процессов намагничивания, размагничивания материалов и рельсовых плетей. Значение Нс определяет материал ферромагнетика. При Нс< 1А/ м материал магнитомягкий, при Нс> 103А/м - магнитотвердый. Магнитомягкие материалы имеют узкую петлю гистерезиса, а магни-тотвердые имеют широкую петлю гистерезиса.
Список литературы:
1. Лисенков В.М. «Системы управления движением поездов на перегонах». -М.Транспорт 2009г.
2. Аркатов В.С. и др. Справочник «Рельсовые цепы магистральных железных дорог». -М.Транспорт 2006г.
3. Kurbanov J.F. The spectral characteristics of the new functional materials based on a single device spatial field // «American Journal of Science and Technologies» International collaboration in Eurasia // American Journal of Science and Technologies, -"Princeton University Press" 2015, № 2(20). - P. 608-614.
4. Kurbanov J.F. Management and hardware implementation of a single spatial field. // International Journal «International Review of Education and Science». No.1. (8), January-June, -Ottawa 2015, Volume II, "Ottawa University Press". P.607-614.
5. Kolesnikov I.K., Kurbanov J.F. The control system and the hardware implementation of a single unit of the spatial field // International Conference «Perspectives for the development of information technologies» - Tashkent 2015, 4-5 November, Tashkent university of information technologies (TUIT). P. 171-175.
