Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии

Стартовая страница

О системе

Технические требования

Синтез

Обучающий модуль

Справка по системе

Контакты
Искать:
  Расширенный   Формализованый   По связи разделов
 А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я 
Общий каталог эффектов

Магнитодиэлектрические материалы
композиционные магнитные материалы + диэлектрическая связка

Описание

Магнитодиэлектрики получают путём прессования порошкообразного ферромагнетика с изолирующей органической или неорганической связкой. В качестве основы принимают карбонильное железо, альсифер и молибденовый пермаллой. Основа должна иметь высокие магнитные свойства, а связка – способностью образовывать между зёрнами сплошную электроизолирующую плёнку. Такая плёнка должна быть по возможности одинаковой толщины и прочно связывать зёрна между собой.
Магнитодиэлектрики должны иметь малые потери и отличаться достаточной стабильностью магнитной проницаемости во времени и при колебаниях температур.
Суммарные потери мощности в магнитодиэлектрике определяются потерями на гистерезисе, последействие, вихревые токи и диэлектрические потери в электроизолированной связке. Они вызывают увеличение активного сопротивления индуктивной катушки с сердечником из магнитодиэлектрика.
Потери магнитодиэлектрика в значительной степени зависят от размеров частиц порошка ферромагнетика и характера изоляции между зёрнами. Для уменьшения потерь, особенно обусловленных вихревыми токами, необходимо применить, возможно, более мелкий порошок ферромагнетика с тщательной изоляцией отдельных зёрен.
Магнитодиэлектрики характеризуются относительно невысокой магнитной проницаемостью (μн=10–250), которая существенно меньше магнитной проницаемости монолитных ферромагнетиков.
Из-за сильного влияния внутреннего размагничивающего фактора магнитодиэлектрики имеют близкую к линейной зависимость индукции от напряженности внешнего магнитного поля и характеризуются весьма незначительными потерями на гистерезис. По этой же причине магнитная проницаемость магнитодиэлектрика практически неуправляема внешним магнитным полем.
Прессование сердечника применяют в индуктивных катушках фильтров, генераторов, частотомеров, контуров радиоприемника и так далее. Такие катушки должны иметь малый объём при высокой индуктивности и обладать большой добротностью:
Q=ωL/r
где ω – угловая частота, L – индуктивность, r – активное сопротивление катушки.
Введение сердечника в катушку увеличивает её индуктивность в большей мере, чем возрастает активное сопротивление, зависящее от потерь в сердечнике, в связи, с чем добротность катушки повышается.
Индуктивные катушки их магнитодиэлектрика могут обладать переменной индуктивность, обеспечивающей возможность настройки контуров посредством перемещения подвижных сердечников.
 
 
 
***
Вещества, в которых практически отсутствуют свободные заряды, называются диэлектриками. Опыт показывает, что незаряженный первоначально диэлектрик в электрическом поле приобретает полярность: на стороне диэлектрика, в которую входят силовые линии электрического поля, возникают отрицательные заряды, на противоположной – положительные. Это явление называется поляризацией диэлектрика, а заряды – поляризационными.
Отличие поляризационных зарядов в диэлектрике от индукционных зарядов в проводнике состоит в том, что поляризационные заряды – связанные, возникают при смещении центров положительных и отрицательных зарядов в пределах одной молекулы диэлектрика, а индукционные заряды – свободные (электроны), перемещаются по проводнику.
Существует три типа диэлектриков: неполяризованных первоначально молекул; поляризованных молекул; ионных решеток (кристалл);
Неполяризованные диэлектрики состоят из молекул, центры положительных зарядов (ядра) и отрицательных зарядов (электронных оболочек) в которых совпадают, их дипольный момент равен нулю. При воздействии внешнего электрического поля центры положительных и отрицательных зарядов смещаются, возникает дипольный момент. Молекулы выстраиваются в дипольные цепочки, на разных сторонах диэлектрика появляются положительные и отрицательные связанные заряды. Такая конфигурация называется электронной, степень ее зависит от свойств диэлектрика и напряженности внешнего поля.
Поляризованных диэлектриков и в отсутствии внешнего поля молекулы имеют дипольный момент. Например, вода, ацетоны, эфир, аммиак и другие растворители.
Из-за теплового движения дипольные моменты молекул ориентированы хаотично, в целом диэлектрик нейтрален. Во внешнем поле молекулы ориентируются вдоль силовых линий, а тепловое движение препятствует их ориентации. Этот вид поляризации называется ориентационным (дипольным), степень поляризации зависит от свойств диэлектрика, напряженности внешнего поля и температуры.
В сегнетоэлектриках поляризация не исчезает под действием температуры (до точки Кюри), так как в них имеются области самопроизвольной поляризации, которые и ориентируются внешним полем. Сегнетова соль NaKC4H4O6×4H2O , титанат бария BaTiO3
У кристаллических диэлектриков с ионной решеткой каждая пара соседних разноименных ионов подобна диполю. Во внешнем поле оси соответствующих диполей либо удлиняются, либо укорачиваются в зависимости от их ориентации. В результате диэлектрик поляризуется. Такая поляризация называется ионной, ее степень зависит от свойств диэлектрика и напряженности внешнего поля.

 

 

 

Ключевые слова

 

Разделы наук

 

Применение эффекта

Сердечники на основе карбонильного железа отличаются достаточно высокой стабильностью, малыми потерями, положительным температурным коэффициентом магнитной проницаемости и могут быть использованы в широком диапазоне частот.
Альсифер помимо широких магнитных свойств, выгодно отличается от других сплавов невысокой стоимостью и недефицитностью сырья. Можно создавать сердечники с термостабильными свойствами.
Магнитодиэлектрики на основе молибденового пермаллоя имеют наибольшую начальную магнитную проницаемость и высокую стабильность параметров. Обычно пермаллои весьма пластичны и плохо размалываются в порошок.
Магнитодиэлектрики находят широкое применение в устройствах автоматики, вычислительной техники, в аппаратуре телеграфной связи и так далее.
 

 

Литература

Пасынков В.В., Сорокин В.С.Материалы электронной техники: Учеб. Для студ. Вузов по спец. «полупроводники и диэлектрики», «Полупроводниковые и микроэлектронные приборы». – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1986. Стр. 341,342,343,344

Формализованное описание Показать

Стартовая страница  О системе  Технические требования  Синтез  Обучающий модуль  Справка по системе  Контакты 
Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина