Propriedades do material ferromagnético - Ferromagnetic material properties

O artigo Propriedades do material ferromagnético se destina a conter um glossário de termos usados ​​para descrever (principalmente quantitativamente) materiais ferromagnéticos e núcleos magnéticos .

Termos

Ciclo de histerese

Indução B em função da intensidade de campo H para H variando entre H _min e H _max ; para material ferromagnético o B tem valores diferentes para H indo para cima e para baixo, portanto, um gráfico da função forma um loop em vez de uma curva que une dois pontos; para materiais do tipo perminvar, o loop é um "retângulo" ( Estrutura de domínio de Perminvar tendo um loop de histerese retangular , Williams, Goertz, Journal of Applied Physics 23 , 316 (1952); na verdade, é um retângulo se B-μ ₀ H for usado em vez de B no gráfico);

Remanência , B _r ; "indução que permanece"

Após a magnetização para a saturação, um valor de indução B no material em um circuito magnético fechado sem campo externo H; o ponto onde o loop de histerese cruza o eixo B;

Coercividade , H _c

Após a magnetização para a saturação, um valor de intensidade de campo H no qual a indução B no material torna-se 0; o ponto onde o loop de histerese cruza o eixo H;

Produto de energia máxima , (BH) _máx.

O maior campo possível de um retângulo no gráfico do loop de histerese, que tem duas arestas nos eixos B e H, e um vértice no loop de histerese no segundo quadrante (B positivo, H negativo); faixa de abaixo de 1   J / m ³ para alguns materiais moles (permalloy, ferrita 3E4), a acima de 400   kJ / m ³ para materiais duros ( ímãs de neodímio );

Viscosidade magnética

Quando um campo externo H é alterado, e então mantido em um novo valor, a indução B primeiro muda quase imediatamente, então alguma mudança menor de B ocorre em um determinado tempo; para um ímã permanente, tipicamente, a dependência do tempo é B (t) = B (t ₀ ) - S · ln (t / t ₀ ), onde t é o tempo desde a mudança de H, t ₀ é algum tempo de referência e S é uma constante do processo (mas não do material, pois varia com a magnitude do H e sua mudança); uma teoria que descreve este tipo de dependência do tempo foi desenvolvida por Louis Néel ( J. de Phys. et Radium , 11 , 49 (1950)) e por Street e Wooley (A Study of Magnetic Viscosity, Proc. Phys. Soc. A62 . 562 (1949)).

Fórmulas

Para descrever um material ferromagnético macio para uso técnico, os seguintes parâmetros são especificados:

Permeabilidade (relativa)

Razão da indução B no material causada por algum campo H para uma indução no vácuo no mesmo campo; é um valor adimensional, pois é relativo a uma permeabilidade de vácuo;

Permeabilidade inicial, ${\ displaystyle \ mu _ {i}}$

A proporção para pequena magnetização de material inicialmente desmagnetizado: para H muito pequeno; ${\ displaystyle \ mu _ {i} = {\ frac {B} {\ mu _ {0} H}}}$

Permeabilidade incremental, ${\ displaystyle \ mu _ {\ Delta}}$

A relação de alteração da indução no material a uma mudança de indução no vácuo devido à mesma mudança de campo, quando a mudança é sobreposta a algum campo constante: ; ${\ displaystyle \ mu _ {\ Delta} = {\ frac {\ Delta B} {\ mu _ {0} \ Delta H}}}$

Permeabilidade de amplitude, ${\ displaystyle \ mu _ {a}}$

A proporção de indução no material para uma indução no vácuo para maior magnetização: apenas ; ${\ displaystyle \ mu _ {a} = {\ frac {B} {\ mu _ {0} H}}}$

Permeabilidade incremental / amplitude máxima

O valor máximo da permeabilidade incremental / amplitude na curva de histerese;

Indução de saturação

Indução B para grande (o suficiente para se tornar pequeno), mas H razoável; ${\ displaystyle \ mu _ {\ Delta}}$

Resistividade , ${\ displaystyle \ rho}$

Resistência específica, como para materiais resistivos usuais, importante por causa das correntes parasitas; Unidades SI, ohm-metros (Ω · m);

Densidade de massa

Massa por unidade de volume, como para materiais usuais;

Fator de temperatura da permeabilidade, ${\ displaystyle \ alpha _ {F}}$

Definido como por IEC133, e como por IEC367-1; ${\ displaystyle \ alpha _ {F} = {\ frac {\ mu _ {\ theta} - \ mu _ {\ text {ref}}} {\ mu _ {\ text {ref}} ^ {2} \ left (\ theta - \ theta _ {\ text {ref}} \ right)}}}$${\ displaystyle \ alpha _ {F} = {\ frac {\ mu _ {\ theta} - \ mu _ {\ text {ref}}} {\ mu _ {\ theta} \ mu _ {\ text {ref} } \ left (\ theta - \ theta _ {\ text {ref}} \ right)}}}$

Ponto Curie (ou temperatura Curie)

Uma temperatura acima da qual o material ferromagnético se torna um paramagneto; mais em ferromagnetismo ;

Tangente do ângulo de perda

Razão de uma resistência (R) para uma reatância ( ) de uma bobina em um núcleo sem folga ( - caso contrário, deve ser escalonada), assumindo que a resistência é resultado de perdas no material magnético; o ângulo descreve um atraso entre B no material e H; medido para campo magnético sinusoidal de frequência f; geralmente especificado como ${\ displaystyle 2 \ pi fL}$${\ displaystyle \ mu _ {e} = \ mu _ {i}}$${\ displaystyle {\ frac {1} {\ mu _ {i}}} \ tan (\ delta) \ vezes 10 ^ {6}}$

Fator de desacomodação, ${\ displaystyle D_ {F}}$

É uma medida da variação da permeabilidade do material após a desmagnetização, dada por uma fórmula , onde estão os valores da permeabilidade, e t ₁ , t ₂ são o tempo desde a desmagnetização; geralmente determinado para t ₁ = 10 min, t ₂ = 100 min; faixa de 2 × 10 ⁻⁶ a 12 × 10 ⁻⁶ para ferritas MnZn e NiZn típicas; ${\ displaystyle D_ {F} = {\ frac {\ mu _ {1} - \ mu _ {2}} {\ mu _ {1} ^ {2} \ log \ left ({\ frac {t_ {2} } {t_ {1}}} \ right)}}}$${\ displaystyle \ mu _ {1}, \ mu _ {2}}$  

Constante de histerese, ${\ displaystyle \ eta _ {B}}$

Constante de sensibilidade DC, ${\ displaystyle \ beta _ {F}}$

Parâmetros do núcleo magnético

Constante central, C ₁

Soma de l / A ao longo do caminho magnético; l é o comprimento de uma parte do caminho, A é sua seção transversal. A soma dos comprimentos do caminho magnético de cada seção do circuito magnético dividido pelo quadrado da área magnética correspondente da mesma seção;

Constante central, C ₂

Soma de l / A ² ao longo do caminho magnético;

Comprimento efetivo de um caminho magnético, l _e ;

Seção transversal efetiva, A _e ;

Volume efetivo

${\ displaystyle V_ {e} = {\ frac {{C_ {1}} ^ {3}} {{C_ {2}} ^ {2}}}}$ ;

Permeabilidade efetiva

${\ displaystyle \ mu _ {e} = {\ frac {C_ {1}} {\ sum _ {i} {\ frac {l_ {i}} {\ mu _ {i} A_ {i}}}}} }$

Para um circuito magnético construído com um entreferro ou entreferros, a permeabilidade de um material homogêneo hipotético que forneceria a mesma relutância;

(estes "efetivos" acima são tamanhos de um núcleo toróide feito do mesmo material que tem as mesmas propriedades magnéticas do núcleo);

Seção transversal mínima, A _min ;

Fator de indutância, A _L

Indutância da bobina de uma volta, em nH (observe a indutância L = A _L n ² , n é o número de voltas) Indutância de uma bobina em um núcleo especificado dividido pelo quadrado do número de voltas. (A menos que especificado de outra forma, as condições de teste de indutância para o fator de indutância estão em uma densidade de fluxo ~ 10 gauss);

Fator de voltas, ${\ displaystyle \ alpha}$

Número de voltas para 1   mH (nota ); ${\ displaystyle \ alpha ^ {2} A_ {L} = 1000000}$

Esses parâmetros são usados, por exemplo, no manual da Philips e na Magnetic Materials Producers Association "Soft Ferrites, A Users Guide".

Veja também

• Ferrite (ímã)
• Ferrita de Cobalto

Referências