Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu Orbis pictus 21. století

Magnetické vlastnosti látek Orbis pictus 21. století Magnetické vlastnosti látek Obor: Elektriář Ročník: 1. Vypracoval: Ing. Zbyněk Lukeš, Ph.D. OB21-OP-EL-ZEL-LUK-U-1-005 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

Magnetický moment atomu Magnetický moment atomu - vektorový součet orbitálních a spinových magnetických momentů elektronů atomu (jádro přispívá málo). Orbitální magnetický moment e- - elektron obíhající kolem jádra představuje proudovou smyčku (závit s proudem) Spinový magnetický moment e- - má původ v otáčení elektronu kolem vlastní osy Diamagnetické atomy – výsledný magnetický moment je nulový Paramagnetické atomy – výsledný magnetický moment je nenulový

B0  B Diamagnetické látky B0 B Jejich atomy jako celek nevykazují vlastnosti magnetu. Mírně zeslabují magnetické pole (r < 1). Jsou vypuzovány z míst o větší intenzitě do míst s nižší intenzitou magnetického pole, tzn. obvykle se mírně odpuzují od magnetu. Patří sem některé kovy (např. Au, Cu, Hg), nekovy (např. sklo), kapaliny, plyny a většina organických látek. Např. relativní permeabilita mědi r = 0,999 990. Diamagnetická levitace – diamagnetika se odpuzují od silného magnetu. B0 B B0  B

B0  B Paramagnetické látky B0 B Jejich atomy se chovají jako malé magnety. Mírně zesilují magnetické pole (r > 1). Jsou vypuzovány z míst o nižší intenzitě do míst s vyšší intenzitou magnetického pole, tzn. obvykle se mírně přitahují k magnetu. Paramagnetické látky do sebe vtahují magnetické indukční čáry. Patří sem většina kovů (např. Na, K, Pt, Al), některé krystalické soli a jejich roztoky, některé plyny (např.vzduch) a řada dalších látek. Např. relativní permeabilita hliníku r =1,000 023. B0 B B0  B paramagnetická hornina

Feromagnetické látky Skládají se z paramagnetických atomů, působením vnějšího MP dojde k uspořádání atomů tak, že jejich magnetické momenty mají stejný směr (magnetické nasycení). Jejich r je 102 – 105. Magnetické domény – magneticky nasycené oblasti ve feromagnetických látkách. Mezi nejbližšími sousedními atomy působí zvláštní síly, které způsobí uspořádání atomů tak, že jejich magnetické momenty mají stejný směr. Takto uspořádané atomy tvoří magnetickou doménu. Velikost oblasti je asi 10-3mm3 až 10mm3, vznik magnetických domén nazýváme spontánní magnetizace Magnetování – děj, ke kterému dojde, vložíme-li feromagnetickou látku do vnějšího MP. Objemy domén se s rostoucí indukcí postupně mění, až jsou atomy v celém objemu uspořádány tak, že jejich magnetické momenty mají stejný směr. Příklady feromagnetických látek – Fe, Ni, Co, některé slitiny

Ferity Ferity (Ferimagnetické látky) - oxidy obsahující Fe2O3 (ferit manganatý, barnatý). Vyznačují se složitějším uspořádáním než feromagnetické látky, r je 102 – 103, mají větší měrný el. odpor než kovová feromagnetika. Uplatnění – jádra cívek, permanentní magnety. Curieova teplota – při teplotě vyšší (cca 700 °C) látka přestává být feromagnetická a stává se paramagnetickou. Po snížení teploty se jí vrátí jeji feromagnetické vlastnosti

Hystereze Průběh magnetování feromagnetické látky v závislosti na MP vytvořené proudem lze studovat na toroidu. Křivka prvotní magnetizace - závislost magnetické indukce jádra feromagnetické látky na velikosti proudu vytvářející MP. Indukce B v jádře rychle roste až do bodu S (magnetické nasycení), tzn. že všechny domény v látce se už orientovaly do směru pole vytvářeného proudem, dál se B zvětšuje jen zvětšováním B0 samotné cívky.

Hystereze Hysterezní smyčka Magnetické procesy ve feromagnetických látkách jsou nevratné, snižujeme-li proud neklesá indukce po stejné křivce vlevo, ale po křivce vpravo. Při nulovém proudu je látka stále ještě zmagnetizovaná, udržuje si určitou hodnotu indukce BR (remanentní). Chceme-li látku zcela odmagnetizovat musíme změnit směr proudu v cívce a dosáhnout hodnoty Ik (koercitivní proud), při níž klesne velikost magnetické indukce na nulu.

Materiály magneticky tvrdé a měkké Relativní permeabilita feromagnetických látek není konstanta, závislá pouze na druhu látky, ale je funkcí B vnějšího MP, závisí také na předchozím magnetování látky. Magneticky tvrdé látky – mají širokou hysterezní smyčku, BR velká, vhodné pro permanentní magnety. Magneticky měkké látky – úzká hysterezní smyčka, BR nízká, vhodné jako jádra elektromagnetů. Magnetostrikce – magnetování je doprovázeno změnou objemu, výrazné u Ni, použití v generátorech ultrazvuku.

Použití feromagnetik Tvrdá feromagnetika – motory, alternátory Měkká feromagnetika Cívky, ladící obvody Elektromagnety, čištění kovů Spínací prvky (relé) Ochranné jisticí prvky (jističe) Záznam informací (harddisky)

Děkuji Vám za pozornost Střední průmyslová škola Uherský Brod, 2010 Zbyněk Lukeš Střední průmyslová škola Uherský Brod, 2010 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky