Номер 4, страница 193 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

4. В чем различие магнитомягких и магнитотвердых ферромагнетиков?

Основное различие между магнитомягкими и магнитотвердыми ферромагнетиками заключается в их способности сохранять намагниченность после снятия внешнего магнитного поля. Это различие определяется формой и размером их петли гистерезиса.

Магнитомягкие ферромагнетики

Это материалы, которые легко намагничиваются и так же легко размагничиваются. Они характеризуются высокой магнитной проницаемостью ($\mu$) и низкой коэрцитивной силой ($H_c$).

Ключевые свойства:

1. Низкая коэрцитивная сила ($H_c$): Требуется очень слабое внешнее магнитное поле противоположного направления, чтобы полностью размагнитить материал.

2. Узкая петля гистерезиса: Площадь, ограниченная петлей гистерезиса, мала. Это означает, что при перемагничивании теряется очень мало энергии, которая выделяется в виде тепла.

3. Высокая магнитная проницаемость ($\mu$): Материал легко "пропускает" через себя магнитные силовые линии, сильно усиливая внешнее поле.

4. Низкая остаточная намагниченность ($B_r$): После снятия внешнего поля материал сохраняет слабую намагниченность.

Применение: Используются там, где требуется частое и быстрое перемагничивание с минимальными потерями энергии. Например, сердечники трансформаторов, электромагнитов, дросселей, генераторов и электродвигателей, головки магнитофонов.

Примеры материалов: Электротехническая (трансформаторная) сталь, пермаллой (сплав железа и никеля), ферриты с низкой коэрцитивной силой, технически чистое железо.

Ответ: Магнитомягкие материалы легко намагничиваются и размагничиваются, обладают узкой петлей гистерезиса, низкой коэрцитивной силой и малыми потерями энергии на перемагничивание, что делает их идеальными для сердечников электромагнитных устройств.

Магнитотвердые ферромагнетики

Это материалы, которые трудно намагнитить, но после намагничивания они сохраняют это состояние очень долго, превращаясь в постоянные магниты.

Ключевые свойства:

1. Высокая коэрцитивная сила ($H_c$): Для размагничивания материала требуется сильное внешнее магнитное поле.

2. Широкая петля гистерезиса: Площадь петли гистерезиса велика, что означает большие потери энергии при перемагничивании. Именно поэтому их не используют в устройствах, где поле постоянно меняется.

3. Высокая остаточная намагниченность ($B_r$): После снятия намагничивающего поля материал остается сильно намагниченным. Это основное свойство для создания постоянных магнитов.

4. Относительно невысокая магнитная проницаемость по сравнению с магнитомягкими материалами.

Применение: Используются для создания постоянных магнитов различного назначения: в динамиках, компасах, электродвигателях постоянного тока, жестких дисках (для записи информации), магнитных защелках.

Примеры материалов: Сплавы (например, АЛНИКО — алюминий, никель, кобальт), неодимовые магниты (NdFeB), самарий-кобальтовые магниты (SmCo), углеродистые стали, ферриты с высокой коэрцитивной силой.

Ответ: Магнитотвердые материалы трудно намагничиваются и размагничиваются, имеют широкую петлю гистерезиса, высокую коэрцитивную силу и высокую остаточную намагниченность, что позволяет использовать их для создания сильных и стабильных постоянных магнитов.

Итоговое сравнение

Коэрцитивная сила ($H_c$): у магнитомягких — низкая, у магнитотвердых — высокая.

Петля гистерезиса: у магнитомягких — узкая, у магнитотвердых — широкая.

Остаточная намагниченность ($B_r$): у магнитомягких — низкая, у магнитотвердых — высокая.

Магнитная проницаемость ($\mu$): у магнитомягких — высокая, у магнитотвердых — низкая.

Энергетические потери при перемагничивании: у магнитомягких — малые, у магнитотвердых — большие.

Основное применение: магнитомягкие — сердечники электромагнитов и трансформаторов, магнитотвердые — постоянные магниты.

Ответ: Главное различие в коэрцитивной силе: магнитомягкие материалы легко перемагничиваются (низкая $H_c$), а магнитотвердые — сохраняют намагниченность (высокая $H_c$).