Энергетическое состояние

= B^H/i — максимальное энергетическое произведение с — теплоемкость (удельная) Е — модуль нормальной упругости

означает (округленно) энергетическое произведение (ВЯ)таХ) выраженное в

* В некоторых нормативных документах энергетическое произведение измеряют в Дж/мэ. Это недопустимо, так как Дж/м3 и Тл'А/м существенно различные единицы (по аналогии с измерением момента силы, так как момент 1 Н-м не равен работе 1 Дж, хотя единица работы 1 Дж — •= 1 Н-м).

Сплавы с высокой магнитной энергией. В настоящее время высоким следует считать энергетическое произведение (В//)шах > > 60 кА-Тл/м.

Магнитные сплавы платины принадлежат к системе платина—железо и системе платина—кобальт. Оба сплава обладают очень большой коэрцитивной силой по намагниченности Нсм= = 520 кА/м и сравнительно большой остаточной индукцией. Поэтому у них коэрцитивная сила по индукции Нсв и энергетическое произведение (ВН)тах достигают больших значений. Высокое значение объясняют наличием в сплавах платины однодоменных частиц Fe—Pt и Со—Pt, рассеянных в маломагнитной матрице. Оба сплава платины пластичны и легко поддаются всем видам механической обработки, однако из-за высокой стоимости их применение ограничено только микроминиатюрными магнитами.

тов, альни и альнико. Остаточная индукция и энергетическое произведение у металлопластических материалов ниже, чем у литых и металлокерами-ческих, из-за влияния заполненных пластмассой немагнитных промежутков между частицами. Металлопластические магниты применяют (ограниченно) в счетчиках электрической энергии, спидометрах, экспонометрах и других приборах. Форма магнитов может быть самой различной. Наиболее употребительны магниты массой от 0,5 г до нескольких сот граммов.

Магнитотвердые материалы после намагничивания должны создавать внешние постоянные поля, по возможности нечувствительные к различным возмущающим факторам. Необходимыми условиями здесь являются высокие значения остаточной индукции, коэрцитивной силы, малая проницаемость возврата и большой коэффициент выпуклости. Одним из основных оценочных критериев качества магнитотвердых материалов является энергетическое произведение (ВН)тах, зависящее как от Вг и Нс, так и от характера кривой размагничивания, оцениваемого коэффициентом выпуклости

сокие магнитные свойства при магнитной текстуре. Рекордные магнитные свойства при направленной кристаллизации. Энергетическое произведение до 96 тл-ка/м (12 Мгс-э)

Металло- Механическая проч-керами- ность выше, чем у ли-ческие тых. Магнитные свойства ниже (за счет пористости). Энергетическое произведение ' до 38 тл-ка/м (4,75 Мгс-э)

Ковка горячая. После отжига допускают обработку резанием. Средние магнитные свойства. Энергетическое произведение до 9,6 тл-ка/м (1,2 Мгс-э)

Пластичны и прочны. Легко штампуются. Обрабатываются резанием. Средние магнитные свойства. Энергетическое произведение до 12 тл-ка/м (1,5 Мгс-э)

Рассмотрим межэлектронное взаимодействие, называемое L — S-связью, характерное для атомов (ионов) с небольшим числом валентных электронов. Энергетическое состояние атома (иона) обозначают fiLj, где ji =• 2 5 + 1 — мультиплетность, S— квантовое число, которое может принимать значения в пределах между максимальным и минимальным значениями суммы 2 s,. Аналогично, квантовое число L может принимать значения, отличающиеся на единицу в пределах между максимальным и минимальным значениями 2/г. Состояние атома или иона обозначают прописными буквами латинского алфавита 5, Р, D, F..., которым соответствуют значения L --- О, 1, 2, 3... Квантовое число J может принимать значения L + S, L + -4- S— 1,..., L — S\. Таким образом, многоэлектронный атом (ион) имеет сложную систему энергетических уровней, между которыми возможны переходы, если соблюдаются правила отбора: AL --• ± 1 и AJ = 0; ДУ - ±1.

Одновременно с появлением электронов в зоне проводимости в валентной зоне возникают незаполненные связи вблизи тех атомов, от которых оторвались электроны. Энергетическое состояние валентной зоны, из которого ушел электрон, называется;

Метод переменных состояния. Аналогично любой динамической системе в электрической цепи процессы перехода из одного режима в другой, происходящие во времени, связаны с изменением ее энергетического состояния. Выбор в качестве искомых переменных величин, характеризующих энергетическое состояние электрической цепи, позволяет минимизировать число переменных в системе дифференциальных уравнений.

Таким образом, энергетическое состояние электрической цепи может быть описано через переменные Y, q или IL, ис и зависимости y=fL(iL), q=fc(uc) или y=LiL, q=Cuc.

В соответствии с этим в качестве искомых величин для расчета динамических (переходных) процессов в электрических цепях выбирают потокосцепления (токи) индуктивных катушек и заряды (напряжения) конденсаторов. Выделение этих величин в качестве переменных, характеризующих энергетическое состояние электрической цепи, позволяет формировать дифференциальные уравнения в нормальной форме, так как только в этих элементах токи и напряжения связаны между собой через производные.

Этот процесс называют генерацией пар носителей, а не занятое электроном энергетическое состояние в валентной зоне — дыркой.

В самом общем виде в уравнениях Лагранжа в качестве обобщенных координат могут быть выбраны любые физические величины, определяющие энергетическое состояние системы. Это позволяет применить эти уравнения для анализа работы ИП, входные и выходные величины которых могут быть величинами различной физической природы [87].

Работа квантовых преобразователей магнитных величин основывается на использовании явления магнитного резонанса. Магнитный резонанс обусловлен взаимодействием микрочастиц (ядер, электронов, атомов, молекул), обладающих магнитным моментом и моментом количества движения (спином), с внешним магнитным полем. В результате этого взаимодействия наблюдается избирательное поглощение или излучение веществом электромагнитных волн определенной длины. Энергетическое состояние микрочастиц, находящихся в магнитном поле, в соответствии с законами квантовой механики, носит дискретный характер и зависит от ориентации их магнитных моментов относительно внешнего поля. Изменение ориентации магнитного момента и, в результате этого, изменение энергетического состояния микрочастицы может происходить скачкообразно.

Полная энергия электронов, равная сумме его кинетической (движения по орбите) и потенциальной (притяжения к ядру) энергий, называется энергетическим состоянием атома. Каждой разрешенной орбите соответствует свое энергетическое состояние, которое на диаграмме представляют в виде энергетического уровня. Так как орбиты и их энергии делятся на разрешенные и запрещенные, то и энергетические уровни могут быть также разрешенными и запрещенными. Разрешенные уровни изолированного атома водорода имеют следующие значения энергий: при и = 1 ?, = — 13,53 эВ; при п = 2 ?2 = — 3,38 эВ; при п = 3 ?з = — 1,5 эВ и т. д. Здесь п — порядковый номер разрешенной орбиты начиная от ближайшей к ядру. Энергия электрона ? выражена в электрон-вольтах. Электрон-вольт — это энергия, которую приобретает электрон, разгоняясь в электрическом поле с разностью потенциалов в \ В.

Другой путь расчета переходных процессов заключается в выделении таких искомых величин, которые определяют энергетическое состояние электрической цепи, так как переходный процесс и есть процесс смены одного установившегося энергетического состояния другим. Энергетическое состояние в линейных электрических цепях полностью определяется токами индуктивных катушек и напряжениями конденсаторов, поэтому естественно в качестве величин, определяющих состояние цепи, выбирать их. Впредь назовем эти величины переменными состояния. Токи и напряжения резистивных элементов электрической схемы всегда могут быть выражены через переменные состояния при помощи составления и решения системы уравнений согласно законам Кирхгофа. Для этого достаточно рассмотреть некую новую цепь, где все индуктивности представлены источниками тока, а емкости — источниками э. д. с.

Заметим, что энергетическое состояние цепи в начальный момент определяется значениями в этот момент токов iL во всех катушках и напряжений ис во всех конденсаторах. Для определения же постоян-