Номер 8, страница 180 - гдз по физике 10 класс учебник Казахбаева, Кронгарт

8. Что такое ферриты? Где они применяются?

Что такое ферриты?

Ферриты — это класс химических соединений, представляющих собой оксиды железа(III) в сочетании с оксидами одного или нескольких других металлов. Общая химическая формула большинства ферритов — $MFe_2O_4$, где M — двухвалентный ион металла, например, марганца ($Mn$), цинка ($Zn$), никеля ($Ni$), кобальта ($Co$), меди ($Cu$), магния ($Mg$) или железа ($Fe^{2+}$).

По своей природе ферриты являются керамическими материалами. Ключевое отличие ферритов от металлических магнитных материалов (таких как железо, кобальт, никель) заключается в их уникальных магнитных и электрических свойствах. Они являются ферримагнетиками, а не ферромагнетиками. В ферримагнетиках магнитные моменты атомов в кристаллической решетке направлены встречно (антипараллельно), но их величины не равны. В результате возникает нескомпенсированный суммарный магнитный момент, и материал проявляет магнитные свойства.

Самое важное свойство ферритов, определяющее их широкое применение, — это очень высокое удельное электрическое сопротивление. Они являются полупроводниками или диэлектриками. Это означает, что при помещении в переменное магнитное поле в них практически не возникают вихревые токи (токи Фуко), которые в проводящих материалах приводят к большим потерям энергии на нагрев, особенно на высоких частотах.

В зависимости от способности сохранять намагниченность, ферриты делят на два основных типа:

• Магнито-мягкие ферриты: Имеют низкую коэрцитивную силу, легко намагничиваются и размагничиваются.
• Магнито-твёрдые ферриты: Обладают высокой коэрцитивной силой, способны сохранять намагниченность и используются как постоянные магниты.

Ответ: Ферриты — это керамические материалы, являющиеся сложными оксидами железа и других металлов, которые обладают ферримагнитными свойствами и высоким электрическим сопротивлением.

Где они применяются?

Уникальное сочетание магнитных свойств и высокого электрического сопротивления определяет широчайший спектр применения ферритов, особенно в электронике и электротехнике. Области применения сильно зависят от типа феррита.

• Магнито-мягкие ферриты применяются в основном в высокочастотной технике, где потери на вихревые токи критичны:
  • Сердечники трансформаторов и дросселей в импульсных источниках питания, преобразователях напряжения, линиях связи.
  • Ферритовые антенны в радиоприемниках (особенно для длинных и средних волн).
  • Фильтры для подавления электромагнитных помех (EMI) — те самые "цилиндры" на кабелях питания и передачи данных (USB, VGA).
  • Головки для магнитной записи и считывания (в кассетных магнитофонах, старых жестких дисках).
• Магнито-твёрдые ферриты (также известные как керамические магниты) используются как недорогие и эффективные постоянные магниты:
  • Постоянные магниты в электродвигателях постоянного тока, генераторах и альтернаторах.
  • Динамики и акустические системы — для создания постоянного магнитного поля.
  • Магнитные защелки для дверей холодильников, шкафов, а также в удерживающих устройствах.
  • Магнитные сувениры, игрушки и различные бытовые крепления.
• Ферриты для СВЧ-диапазона (например, ферриты-гранаты) используются в радиолокационной и спутниковой технике:
  • Циркуляторы, вентили и фазовращатели — устройства, управляющие распространением сверхвысокочастотных волн.

Ответ: Ферриты применяются в качестве сердечников в высокочастотных трансформаторах и катушках индуктивности, в антеннах, для подавления помех на кабелях (мягкие ферриты), а также в виде постоянных магнитов в электродвигателях, динамиках и защелках (твердые ферриты). Специальные типы ферритов используются в СВЧ-устройствах.