Магнитный цикл

Рассмотрим процесс переменного намагничения какого-либо фер­ромагнитного материала. Методы осуществления переменного намаг­ничения весьма разнообразны. Наиболее простым в смысле условий намагничения является случай железного кольца с равномерно на­витой на него обмоткой, по которой пропускается намагничивающий ток (рис. 54). При таком способе намагничения устраняется раз­магничивающее влияние концов. К сожалению, способ этот затруд­нителен в техническом отношении, и потому обычно применяют различные расположения, предназначенные для намагничения мате­риалов в виде стержней.

Изменяя величину намагничивающего тока i, мы меняем H, силу магнитного поля внутри обмотки. Величина соответствующей маг-

нитной индукции В в исследуемом образце определяется обыкно­венно при помощи баллистического гальванометра или флюксметра. Чтобы иметь возможность строить кривую, начиная с нулевого значения магнитной индукции, испытуемый образец предварительно размагничивается каким-либо способом, т. е. переводится в ней­тральное в магнитном смысле состояние (см., напр., § 39, рис. 87). Будем откладывать H по оси абсцисс, В— по оси ординат в над­лежащем масштабе (рис. 73).

При отсутствии тока в обмотке маг­нитная индукция в размагниченном образце равна нулю. Повышая Н, мы можем последовательно пройти основную кривую намагничения, дойдя до некоторой точки D ₁, характеризующей наибольшее достигаемое значение магнитной индукции, B _шах, при данном наибольшем значении намагничивающей силы, H _max.

Начнем теперь уменьшать H и медленно дойдем до H =0. Опыт показывает, что кривая B=f(H) при уменьшении Н не совпадет о полученной нами ранее основной кривой OD ₁, а будет лежать выше. Это явление отставания изменений магнитной индукции от изменений напряжения магнитного поля носит, как известно, назва­ние гистерезиса. При Н =0 магнитная индукция В будет иметь теперь некоторое положительное значение, определяемое свойствами иссле­дуемого материала и называемое остаточной индукцией или остаточ­ным намагничением. Обозначим его через B_r,

Изменим теперь направление намагничивающего тока и начнем постепенно усиливать его. Мы таким образом будем увеличивать Н в обратном направлении, величина же В, оставаясь еще положи-

тельной, будет уменьшаться, и при некотором значении Н=-Н_c (рис. 73) мы будем иметь В=0. Магнитная сила Н_с является по абсолютной величине мерой способности вещества удерживать оста­точное намагничение, и поэтому ее численное значение можно на­зывать задерживающей силой. Гопкинсон назвал величину — Н_c коэрцитивной, или понудительной силой.

При дальнейшем увеличении Н в сторону отрицательного ма­ксимума, В также переменит свое направление и будет возрастать, пока в точке g ₁ не достигнет величины — B _max, соответствующей на­пряжению магнитного поля — H _max.

Уменьшая теперь абсолютное значение H до нуля, мы получим ветвь g ₁(- В_r), вполне аналогичную ветви D ₁(+ B_r). Величина - В представляет собою отрицательное остаточное намагничение. Опять изменяя направление намагничивающего тока и усиливая его в положи­тельном направлении, последовательно дойдем до магнитной силы+ H _c, необходимой для уничтожения - В_r. Продолжая увеличивать силу магнитного поля Н, мы будем приближаться к точке D ₁. Однако мы теперь при H=H _тmax не достигнем этой точки, а придем в не­которую точку D₂, лежащую ниже. Явление это объясняется тем, что основную кривую OD ₁ мы получили, начав намагничение с ней­трального состояния вещества. Теперь же мы идем от - B _max или — B _r, и те же магнитные силы приведут, вследствие явления гистере­зиса, к меньшим значениям магнитной индукции. Таким образом, получить сразу же замкнутый цикл нам не удастся. Повторив пере-

магничение еще раз, мы получим кривую гигтерезиса, весьма по­хожую на первую. При этом точка G ₂ (на рисунке не показанная), соответствующая— Н_max, будет лежать немного ниже G ₁ закончится же цикл точкой D ₃, которая будет опять же ниже D ₂, так как от­рицательные значения индукции получились у нас на этот раз несколько большие по абсолютной величине. Все это схематически изображено на рис. 73.

Произведя ряд подобных последовательных перемагничиваний, мы придем в конце концов к некоторому предельному циклу с вер­шинами D₀ и G ₀, характеризующими установившийся режим перемагничивания исследуемого вещества (рис. 74).

Практически для достижения устойчивого цикла достаточно произвести 5—10 перемагничиваний. Это предварительное много­кратное перемагничивание чрезвычайно важно для получения опре­деленных результатов, так как величина В при данном значении H зависит, как мы видели, от „магнитной истории" вещества.

Принято величины B_max, B_r и Н_c относить именно к устойчивому магнитному циклу, соответствующему изменениям магнитной силы в пределах от + H _max до - H _max и обратно.