Bài tập Cơ sở khoa học vật liệu: Tính chất từ của vật liệu - ThS. Nguyễn Ngọc Trí Huỳnh

Bài tập Cơ sở khoa học vật liệu: Tính chất từ của vật liệu - ThS. Nguyễn Ngọc Trí Huỳnh cung cấp cho học viên những kiến thức về tính chất từ của vật liệu, từ trường ở trạng thái bão hòa, vật liệu cần có độ từ thẩm tương đối đạt tối thiểu,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài tập Cơ sở khoa học vật liệu: Tính chất từ của vật liệu - ThS. Nguyễn Ngọc Trí HuỳnhCƠ SỞ KHOA HỌC VẬT LIỆU ThS. Nguyễn Ngọc Trí Huỳnh 5/2016 TÍNH CHẤT TỪ CỦA VẬT LIỆUTÍNH CHẤT TỪ CỦA VẬT LIỆU TÍNH CHẤT TỪ CỦA VẬT LIỆU• Một dây dẫn thẳng dài có bán kính R = 1,5mm.• Dòng điện qua dây có giá trị không đổi i = 32A.• Tính từ trường ở bề mặt dây.• Tính từ trường ở vị trí cách dây 1,2mm. TÍNH CHẤT TỪ CỦA VẬT LIỆU• Từ trường ở bề mặt sợi dây:  0i B r 2R 2 B  4  10 7   32  4, 27  10 3 T  4, 27mT 2 1,5 10  3• Từ trường ở vị trí r = 1,2mm:  0i B r 2R 2 B  4  10 7   32  1, 2  10 3   3, 41  10 3 T  3, 41mT 2 1,5 103  2 TÍNH CHẤT TỪ CỦA VẬT LIỆU• Tính lực trên một đơn vị diện tích (kN/m2) của một nam châm vĩnh cữu.• Biết độ từ hóa bão hòa μ0M = 1,61T.• Biết độ từ thẩm trong chân không μ0 = 4πx10-7H/m. TÍNH CHẤT TỪ CỦA VẬT LIỆU• Lực từ: 0 M 2 A F 2 Trong đó: • F: lực từ (N). • μ0: độ từ thẩm trong chân không (H/m). • M: độ từ hóa (tổng momen từ trên một đơn vị thể tích), là đại lượng vector (A/m). • A: tiết diện (m2). M  lim  m V 0 V TÍNH CHẤT TỪ CỦA VẬT LIỆU• Lực từ do nam châm vĩnh cữu tạo ra: 0 M 2 A F 2• Ta có thể viết lại phương trình trên: 0 M 2 A F 2  0 M  2 A F 2 0 F  0 M  2 1, 612     1031, 4kN/m 2 A 2 0 2   4107  TÍNH CHẤT TỪ CỦA VẬT LIỆU• Tính tổng momen từ trên một đơn vị thể tích của vật liệu magnetite.• Tính mật độ dòng bão hòa. TÍNH CHẤT TỪ CỦA VẬT LIỆUMagneton Bohr (μB): đơn vị của momen từ. e B  2m eTrong đó:• e: điện tích nguyên tố• ћ: hằng số Planck rút gọn• me: khối lượng nghỉ của electron 24 1 B  9, 274 10 J / T  Am 2 TÍNH CHẤT TỪ CỦA VẬT LIỆU Lỗ trống 8,37Å Từ trường bát diện Fe3+ Fe2+ Fe3+ Lỗ trốngO2- Fe2+ (4 magneton Bohr) tứ diệnFe2+ Fe3+ (5 magneton Bohr)Fe3+ Cấu trúc magnetite Fe3O4. TÍNH CHẤT TỪ CỦA VẬT LIỆU• Tổng momen từ từ mỗi Fe2+ là 4 magneton Bohr.• Các momen từ từ 2 Fe3+ tại các vị trí tứ diện và bát diện triệt tiêu nhau.• Một ô tổng gồm 8 ô con. Do đó, tổng momen từ là 32 magneton Bohr/ô.• Thể tích ô cơ sở: V  a   8,37 10 3  8 3  5,86 1022 cm3• Số momen từ/đơn vị thể tích: 32magneton / oâ  5, 46  10 22 magneton / cm 3 5,86 1022 cm 3 / oâ TÍNH CHẤT TỪ CỦA VẬT LIỆU 32magneton / oâ  5, 46  10 22 magneton / cm 3 5,86 1022 cm 3 / oâ   5, 46 1022 magneton / cm3  9, 274 1024 Am 2 / magneton   0,51Am 2 / cm 2  5,1105 A / m• Từ trường ở trạng thái bão hòa: Bsat   0 M sat   4107  5,1105   0, 64T TÍNH CHẤT TỪ CỦA VẬT LIỆU• Chế tạo một cuộn solenoid có độ từ cảm 2000 gauss.• Dòng điện 10mA đi qua cuộn dây.• Cuộn dây dài 1cm được quấn thành 10 vòng.• Chọn lựa vật liệu thích hợp dựa vào độ từ thẩm tương đối. TÍNH CHẤT TỪ CỦA VẬT LIỆU• Cường độ từ trường tạo bởi cuộn dây: nI 10  10 103  H  2  10A / m l 10 10• Độ từ thẩm: B 2000    15873gauss / oersted H 0,126• Vật liệu cần có độ từ thẩm tương đối đạt tối thiểu: ...