Khâi Niệm Chung Về Tính Chất Từ Của Vật Liệu Từ Tính:

- Dùng cho các thiết bị nung và làm các điện trở mẫu Nó là hợp kim

12.1. Khâi niệm chung về tính chất từ của vật liệu từ tính:

- Nguyên nhân chủ yếu gây nên từ tính của vật liệu là do các điện tích chuyển động ngầm theo quĩ đạo kín tạo nên những dòng điện vòng. Cụ thể hơn đó là sự quay của các điện tử xung quanh trục của chúng- spin điện tử và sự quay theo quĩ đạo của các điện tử trong nguyên tử.

- Hiện tượng sắt từ: do trong một số vật liệu ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ Quyri đê phđn sẵn thănh những vùng vĩ mô mă trong từng vùng ấy câc spin điện tử đều định hướng song song với nhau (phđn cực tự nhiín). Câc vùng ấy gọi lă đômen từ.

- Tính chất đặc trưng cho trạng thâi sắt từ lă có độ nhiễm từ tự phât ngay khi không có từ trường ngoăi.

- Câc chất sắt từ đơn tinh thể có khả năng từ hóa dị hướng - theo câc trục khâc nhau, mức từ hóa khó hay dễ cũng khâc nhau.

Hình 12-1: Hướng từ hóa dễ vă khó trong đơn tinh thể a) Sắt; b) Niken; c) Coban.

Nhận xĩt:

• Đơn tinh thể sắt:

o Hướng từ hóa dễ lă cạnh hình lập phương.

• Ô mạng Niken: hướng dọc theo cạnh khối lập phương lă hướng khó từ hóa nhất.

- Quâ trình từ hóa vật liệu sắt từ dưới ảnh hưởng của từ trường ngoăi gồm câc hiện tượng sau:

• Tăng thể tích của câc đômen có mômen từ tạo với hướng từ trường góc nhỏ nhất vă giảm kích thước của câc đômen khâc (quâ trình chuyển dịch mặt phđn câch của câc đômen).

• Quay câc vecto momen từ hóa theo hướng từ trường ngoăi (quâ trình định hướng).

Khi thể tích câc đômen không tăng được nữa vă mômen từ của tất cả câc miền vi mô đê trùng với hướng của từ trường lă lúc bêo hòa.

- Hiện tượng từ giảo: lă hiện tượng kích thước sắt từ thay đổi khi từ hóa chúng.

- Quâ trình từ hóa vật liệu sắt từ có thể đặc trưng bằng đường cong từ hóa B = f(H).

- Độ từ thẩm: tỷ số giữa cảm ứng từ B vă cường độ từ trường H ở điểm xâc định trín đường cong từ hóa cơ bản.

Trong hệ SI: 7 0 =4π.10−

µ H/m.

- Hệ số từ thẩm động µ ≈ : lă đại lượng đặc trưng cho vật liệu sắt từ trong từ trường xoay chiều.

max max H B ≈= µ (12-1) Trong đó: B - biín độ cảm ứng từ

H - biín độ cường độ từ trường

• Với sự tăng của tần số từ trường xoay chiều, µ ≈ giảm vì quân tính của câc quâ trình từ.

• µ ≈ phụ thuộc văo nhiệt độ:

Hình 12.3: Quan hệ của µ vật liệu sắt từ với nhiệt độ

Nhận xĩt:

1. µ đạt giâ trị lớn nhất tại nhiệt độ gần điểm Quyri.

2. Khi t > t Quyri: câc vùng từ hóa tự phât bị phâ hủy do chuyển động nhiệt⇒ vật liệu mất từ tính.

- Vòng từ trễ của chu trình từ hóa:

Tiến hănh từ hóa vật liệu sắt từ trong từ trường ngoăi. Từ một điểm năo đó trín đường cong từ hóa cơ bản:

• Giảm cường độ từ trường thì cảm ứng từ giảm, nhưng không theo đường từ hóa cơ bản mă giảm chậm hơn do hiện tượng từ trễ.

• Khi tăng từ trường theo chiều ngược lại, mẫu vật liệu có thể bị khử từ, sau đó được từ hóa lại; nếu đổi chiều từ trường thì cảm ứng từ lại có thể quay trở về điểm ban đầu.

⇒ Ta có đường cong kín đặc trưng cho trình trạng từ hóa của mẫu - vòng từ trễ của chu trình từ hóa.

Hình 12.4: Câc vòng từ trễ ứng với câc giâ trị giới hạn cường độ từ trường khâc nhau.

Hình 12.5: Đường cong từ hóa ban đầu vă vòng từ trễ giới hạn của vật liệu sắt từ

- Quâ trình từ hóa lại vật liệu sắt từ trong từ trường biến đổi bao giờ cũng có tổn hao năng lượng dưới dạng nhiệt do tổn hao từ trễ vă tổn hao động học:

• Tổn hao động học:

o Do dòng điện xoây cảm ứng trong khối sắt từ, tỷ lệ nghịch với điện trở.

o Một phần do hiệu ứng hậu quả từ hóa hay độ nhớt từ.

• Tổn hao từ trễ:

Tổn hao từ trễ sau 1 chu trình trong 1 đơn vị thể tích:

n l

h B

P, =η max (12- 2)

Trong đó: η- hệ số phụ thuộc văo vật liệu

Bmax - cảm ứng từ lớn nhất đạt được trong 1 chu kỳ

n - số mũ, n = 1,6-2. Công suất tổn hao từ trễ:

VB B f P n h =η. . max (12-3) Trong đó: f - tần số dòng điện V - thể tích chất sắt từ Công suất tổn hao dòng điện xoây:

VB B f Ph 2 max 2. . ξ = (12-4)

Trong đó: ξ- hệ số phụ thuộc văo loại (điện trở suất) vă hình dâng chất sắt từ.