Запис сигналів на магнітну стрічку

Процес намагнічування феромагнітних матеріалів.

Феромагнітні матеріали, з яких виготовляються НЗ, складаються з окремих областей (доменів), самовільно намагнічених до насичення. Якщо такий матеріал не підлягає дії зовнішнього магнітного поля. То домени орієнтуються в різних напрямках, причому результуюче магнітне поле до-рівнює нулю. Під час дії на зразок зовнішнього поля орієнтація доменів упорядковується, внаслідок чого після зняття зовнішнього магнітного поля матеріал стає джерелом власного магнітного поля, тобто намагнічується. Магнітне поле що утворюється намагніченим тілом, характеризується на-магніченістю. Із збільшенням напруженості зовнішнього магнітного поля Н намагні-ченість феромагнітного зразка також збільшується. Але ця залежність не-лінійна. Якщо матеріал попередньо розмагнітити, то процес намагнічуван-ня йде по кривій 1, що називається початковою кривою намагнічування. При достатньо сильному магнітному полі настає магнітне насичення. В цьому випадку всі домени зразка орієнтуються в напрямку зовнішнього магнітного поля і подальше збільшення його напруженості не приводить до збільшення намагніченості В. Якщо напруженість зовнішнього магніт-ного поля довести до значення НS, при якому настає насичення, а потім по-ступово зменшити до нуля, то намагніченість буде зменшуватися по кри-вій 2, прийнявши значення Вr max при Н = 0. Величина Вr max на-зивається максимальною залишковою намагніченістю. Якщо напруженість магнітного поля була доведена до Н1 і потім знята, то залишкова намагні-ченість буде Вr 1. Таким чином, чим більше значення намагніченості було досягнуто під дією зовнішнього магнітного поля, тим більше буде залиш-кова намагніченість В. Але залежність між Вr і Н також нелінійна.

Для знешкодження залишкової намагніченості необхідно змінити на-прямок зовнішнього магнітного поля на зворотній. Напруженість магніт-ного поля, необхідна для зменшення залишкової намагніченості від макси-мального значення до нуля, називається коерцитивною силою НС. Залиш-кова намагніченість і коерцитивна сила – параметри НЗ. Якщо продовжу-вати збільшувати напруженість магнітного поля. То намагніченість прийме значення – В max, тобто напрямок намагніченості матеріалу зміниться на зворотній. Якщо зовнішнє магнітне поле зменшити до нуля, а потім знову змінити напрямок, то характеристика намагніченості прийме вигляд за-мкнутої кривої, яку називають петлею гістерезіса.

Запис сигналів на магнітну стрічку.

При підключенні головки запису до підсилювача через її обмотку про-ходить змінний струм, викликаючи появу в осерді змінного магнітного по-току. В області робочого зазору головки відбувається випучування магніт-них силових ліній

Магнітне поле зосереджене над робочим зазором головки, діє на маг-нітну стрічку, утворюючи в її робочому шарі залишкову намагніченість. При розгляданні процесу запису для простоти вважаємо, що напруженість Н над робочим зазором головки запису однакова по всій ширині зазору і пропорційна струму запису. Розглянемо випадок запису сигналу, струм якого в катушках змінюється за синусоїдальним законом:

І = І0 sin 2π f t. (12.2.)

Напруженість поля над головкою в силу пропорційності також зміню-ється за синусоїдальним законом:

Н = Н0 sin 2π f t. (12.3.)

Якщо знехтувати нелінійними спотвореннями, то можна вважати, що при русі магнітної стрічки відносно головки запису і швидкістю ν, створе-на залишкова намагніченість по довжині стрічки буде змінюватись також за синусоїдальним законом:

Вr = Вr0 sin (2π x/λ), (12.4.)

де λ = ν/f – довжина хвилі запису;

х = ν t – зміщення ділянки стрічки в напрямку руху;

Вr0 – амплітудне значення залишкової намагніченості.

Робочий шар стрічки намагнічується то в одному, то іншому напрямку, утворюючи повздовжню сигналограму. Як показано на рисунку 12.4., ро-бочий шар стрічки з такою сигналограмою представляє собою немовби су-купність елементарних постійних магнітів, ширина яких дорівнює ширині сигналограми, а довжина – половині довжини хвилі запису λ/2.

Магнітне поле – складова частина, „електромагнітного поля”, що є окремим видом матерії. Особливість магнітного поля проявляється в його механічному діянні лише на рухомі електричні заряди або на тіла, які мають магнітний момент, незалежно від того, рухаються вони чи ні. Джерелами магнітного поля є рухомі електричні заряди, наприклад, струм у провідниках. Магнітне поле пов’язане з електричним полем. Цей зв’язок проявляється в тому, що при зміні одного з них виникає друге. Магнітне поле, що існують навколо магнічених тіл, в тому числі й магнітів, спричиняються рухом електричних частинок, з яких складаються тіла (електронів, нуклонів). Основними характеристиками магнітного поля є вектор напруженості Н в заданій точці поля (у вакуумі) та вектор магнітної індукції В (при наявності середовища). Ці величини є силовими характеристиками діяння магнітного поля на певні магнітики або на контури з електричним струмом. Напруженість магнітного поля обчислюють в ерстедах (в СГСМ системні одиниці) і в („ампер на метр”) в МКСА системі одиниць). Напрям вектора Н магнітного поля, створюваного електричним струмом у провіднику або контурі, можна визначити за правилом гвинта. Для наочної характеристики магнітного поля запроваджено поняття про лінії напруженості магнітного поля або лінії магнітної індукції, що є кривими лініями, дотичні до яких в кожній точці збігаються відповідно з напрямами векторів Н або В. самі ж величини цих векторів виражають густиною ліній напруженості чи індукції, тобто кількістю відповідних ліній, які перетинають перпендикулярну до них площину в 1 см2 або в 1 м2. Основним законом магнітних явищ вважають Біо-Савара закон.

В історії людства був час, коли магніт називали „каменем кохання”, „каменем мудрості”. Розповідають, що в середньовіччі магніт охороняв житла городян від злодіїв, Кусок магніту клали біля дверей, і тоді металеві речі, що їх тримав злодій, міцно прикипали до цього металу. Злодії лякався і тікав.

Згодом магніт було передано на користування вченим. Він мав таку гучну славу, що навіть знаменитий Ньютон носив у своєму персні, замість дорогоцінного каменя кусочок дуже сильного магніту.

У нашій країні є металургійні заводи де використовують електромагнітні насоси. Залежно від напряму дії магнітного поля насоси перекачують рідкий метан або, коли потрібно, гальмують його надходження, регулюють витрату. Раніше все це робилося тільки за допомогою ковшів. Новий спосіб полегшує транспортування рідкого метану. Експерименти, проведені в лабораторних умовах, а потім на Єнакіївському металургійному заводі, показали, що при безперервному пропусканні ливарного чавуну через магнітне поле значно прискорюється очищення метану від зайвої сірки. Інколи магнітне поле приходить на допомогу силі тяжіння. Так, консервні бляшанки для перевірки герметичності занурюють у ванну з водою. Звичайний транспортер для цього не придатний: бляшанки відриваються від нього і спливають. Якщо транспортер зробити з пластин нержавіючої сталі і поліетити в поле сильних магнітів, то консервні бляшанки притягуватимуться до транспортера. Звичайна вода, якщо її пропустити через магнітне поле, змінює свої властивості. Вона не утворює напилу на стінках, посудини. Це явище використовують у парових котлах для зменшення накипу на його стінка. Наша планета як відомо „купається” в гігантському магнітному полі. Магнітний панцер захищає її від бомбардування космічних частинок. Але це поле впливає на земні процеси, наприклад, на рослини.

Магнітні сили підвищують урожай. Так, помідори, вирощені в штучному магнітному полі, дозрівають швидше і дають більше плодів. Ученим треба ще багато зробити, щоб добре вивчити загадки взаємодії магнітного поля і рослин.

У результаті багаторічних спостережень канадські вчені –біологи прийшли до висновку, що пшениця, посіяна в напрямі схід-захід росте краще і дає більший врожай, ніж посіяна в напрямі північ-південь. Це явище канадські вчені пояснюють чутливість рослин до магнітного поля Землі. Поле електромагнітів використовують для очищення насіння культурних сільськогосподарських рослин від насіння бур’янів. Для цього все насіння зміщують з дрібним залізним порошком, який прилягає до насіння бур’янів і не прилягає до гладенької поверхні насіння культурних рослин. Коли суміш насіння проходить повз електромагніт, то насіння бур’янів притягується до електромагніту і таким чином відокремлюється від насіння культурних рослин.

Тепер магнітне поле використовується у медицині для виймання дрібненьких кусочків заліза, що потрапить в око, або осколків від розриву снаряду чи гранати, які застряли недалеко від поверхні тіла. Магнітне поле широко використовується також для лікування ряду захворювань. Вам, певно, доводиться чути про такі апарати як ВЧ, УВЧ, рентген та інші, що створюють магнітне поле.

Література

1.Сивухін Д.В.(1977).Загальний курс фізики т.3.Електрика.Москва:Наука

2.ЛандауЛ.Д., Ліфшиц Е.М.(1974)Теоретична фізика т.2.Теорія поля.Москва:Наука

3.Тамм І.Е.Основи теорії електрики –М.:Наука,1989-500с.

4.СугаковВ.Й.Електодинаміка-К.:Вища школа, 1974-271с.