Большая Советская Энциклопедия (МА)
Шрифт:
Лит.: Яновский Б. М., Земной магнетизм, [3 изд.], т. 1, Л., 1964; Акасофу С.-И., Полярные и магнитосферные суббури, перевод с английского, М., 1971.
Л. Д. Шевнин.
Магнитные весы
Магни'тные весы', приборы, действующие по принципу маятниковых, крутильных или рычажных весов и применяемые для измерения магнитной восприимчивости тел, анизотропии восприимчивости, реже вертикальной и горизонтальной составляющих напряжённости магнитного поля Земли. Восприимчивость магнитного материала определяется по силе, с которой исследуемый образец, имеющий форму длинного цилиндра, втягивается в поле электромагнита (метод Гуи), или по силе, действующей на образец малого размера, помещенный в неоднородное магнитное поле (метод Фарадея). Обычно пользуются нулевым методом измерений , компенсация силы или момента сил в этом методе осуществляется силой взаимодействия специальных электромагнитов.
Чувствительность таких весов достигает 10– 8н на деление шкалы, погрешность относительных измерений ~ 1%.
Лит.: Чечерников В. И., Магнитные измерения, 2 изд., М., 1969; Чечурина Е. Н., Приборы для измерения магнитных величин, М., 1969; Селвуд П.; Магнетохимия, перевод с английского, 2 изд., М., 1958; Боровик-Романов А. С., Крейнас Н., Магнитные свойства трёхвалентных ионов европия и самария, «Журнал экспериментальной и теоретической физики», 1955, т. 29, в. 6/12, с. 790.
Схема магнитных весов для измерения восприимчивости в области низких температур: 1 — полюсы электромагнита; 2 — исследуемый образец; 3 — кварцевая нить; 4 — растяжки; 5 — коромысло; 6 и 7 — гайки; 8 — демпфер; 9 и 10 — стержень и катушка компенсационного устройства; 11 — колпак; 12 — сосуд Дьюара.
Магнитные звёзды
Магни'тные звёзды, звёзды, на поверхности которых имеются магнитные поля более нескольких сотен гаусс. Впервые магнитные поля звёзд измерены американским астрономом Х. Бабкоком в 1948 по зеемановскому расщеплению линий в спектре звезды (см. Зеемана эффект ). Самое сильное из измеренных магнитное поле обнаружено у звезды HD 215441 и равно 34000 гс. Все известные М. з. имеют аномальный химический состав атмосфер — большой избыток редкоземельных элементов (Eu, La и других), избыток элементов группы железа (Fe, Mn, Cr) и более лёгких элементов (Si, Cl, Р и других); по этому признаку они относятся к группе пекулярных А-звёзд. Напряжённость магнитного поля и определяемый по спектру химический состав атмосфер М. з. периодически меняются, что объясняется вращением звёзд, для которых характерно неоднородное распределение по поверхности магнитного поля и химического состава. На Герцшпрунга — Ресселла диаграмме М. з. лежат в пределах главной последовательности в области спектральных классов от F0 до B5, составляя около 10% всех звёзд этих классов. Сильное магнитное поле таких звёзд могло возникнуть либо при их образовании (сжатие частично ионизованного газа, имевшего первоначально слабое магнитное поле, приводит к усилению поля), либо путём механизма генерации динамо-процессом во вращающейся звезде (о динамо-процессе см. в статье Земной магнетизм ). Происхождение аномалий химического состава не выяснено.
Лит.: Эруптивные звёзды, М., 1970, гл. 7.
В. Л. Хохлова.
Магнитные измерения
Магни'тные измере'ния, измерения характеристик магнитного поля или магнитных свойств веществ (материалов). К измеряемым характеристикам магнитного поля относятся: вектор магнитной индукции В, напряжённость поля Н , поток вектора индукции (магнитный поток ), градиент магнитного поля и другие. Магнитное состояние вещества определяется: намагниченностью J — величиной результирующего магнитного момента, отнесённого к единице объёма (или массы) вещества; магнитной восприимчивостью c, магнитной проницаемостью m, магнитной структурой . К важнейшим характеристикам наиболее распространённых магнитных материалов — ферромагнетиков — относятся: кривые индукции В (Н ) и намагничивания J (Н ), то есть зависимости В и J от напряжённости поля Н ,коэрцитивная сила , потери энергии на перемагничивание (см. Гистерезис ), максимальная магнитная энергия единицы объёма (или массы), размагничивающий фактор (коэффициент размагничивания) ферромагнитного образца.
Для измерения магнитных характеристик применяют следующие методы:
Баллистический метод основан на измерении баллистическим гальванометром количества электричества, индуктируемого в измерительной катушке при быстром изменении сцепленного с ней магнитного потока (см. Баллистический метод электроизмерений ). Кроме баллистических гальванометров, для измерения магнитного потока применяют веберметры (флюксметры ) — магнитоэлектрические и фотоэлектрические. Веберметрами можно измерять медленно меняющиеся потоки. Баллистическим методом определяют основную кривую индукции В (Н ), кривую намагничивания J (H ), петлю гистерезиса, различные виды проницаемости и размагничивающий фактор ферромагнитных образцов.
Магнитометрический метод основан на воздействии исследуемого намагниченного образца на расположенную вблизи него магнитную стрелку. По углу отклонения магнитной стрелки от начального положения определяют магнитный момент образца. Далее можно вычислить J , В и Н . Таким образом, метод даёт возможность найти зависимости В (Н ) и J (H ), петлю гистерезиса и магнитную восприимчивость. Благодаря высокой чувствительности магнитометрического метода его широко применяют для измерений геомагнитного поля и для решения ряда метрологических задач.
Иногда для определения характеристик магнитного поля, в частности в промышленных условиях, применяют электродинамический метод, при котором измеряют угол поворота катушки с током под действием магнитного поля намагниченного образца. К преимуществам метода относится возможность градуирования шкалы прибора непосредственно в единицах измеряемой величины (В или Н ).
Для исследования ферромагнитных веществ в широком интервале значений Н используются индукционный и пондеромоторный методы. Индукционный метод позволяет определять кривые В (Н ), J (H ), петлю гистерезиса и различные виды проницаемости. Он основан на измерении эдс индукции, которая возбуждается во вторичной обмотке при пропускании намагничивающего переменного тока через первичную обмотку образца. Метод может быть также использован для измерения намагниченности в сильных импульсных магнитных полях и магнитной восприимчивости диа- и парамагнитных веществ в радиочастотном диапазоне.
Пондеромоторный метод состоит в измерении механической силы, действующей на исследуемый образец в неоднородном магнитном поле. Особенно широко метод применяется при исследовании магнитных свойств слабомагнитных веществ. На основе этого метода созданы разнообразные установки и приборы для М. и.: маятниковые, крутильные и рычажные магнитные весы , весы с использованием упругого кольца и другие. Метод применяется также при измерении магнитной восприимчивости жидкостей и газов, намагниченности ферромагнетиков и магнитной анизотропии (см. Анизометр магнитный ).
Мостовой и потенциометрический методы определения магнитных характеристик в большинстве случаев применяются для измерений в переменных магнитных полях в широком диапазоне частот. Они основаны на измерении параметров (индуктивности L и активного сопротивления r )электрической цепи с испытуемыми ферромагнитными образцами. Эти методы позволяют определять зависимости В (Н ), J (H ), составляющие комплексной магнитной проницаемости и комплексного магнитного сопротивления в переменных полях, потери на перемагничивание.
Наиболее распространённым методом измерения потерь на перемагничивание является ваттметровый метод, им пользуются при синусоидальном характере изменения во времени магнитной индукции. При этом методе с помощью ваттметра определяется полная мощность в цепи катушки, используемой для перемагничивания образца. Ваттметровый метод стандартизован для испытания электротехнических сталей.
Абсолютным методом измерения потерь в ферромагнитных материалах является калориметрический метод, который используется в широком частотном диапазоне. Он позволяет измерять потери при любых законах изменения напряжённости магнитного поля и магнитной индукции и в сложных условиях намагничивания. Сущность этого метода состоит в том, что мерой потерь энергии в образце при его намагничивании переменным магнитным полем является повышение температуры образца и окружающей его среды. Калориметрические М. и. осуществляются методами смешения, ввода тепла и протока (см. Калориметр ).