Tính chất từ trong vật liệu: Nguồn Gốc và Đặc Tính Từ Hóa | Môn Vật liệu điện - Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh

lOMoAR cPSD| 58931565
TÍNH CHẤT TỪ TRONG VẬT LIỆU
1. Nguồn gốc của từ trường trong vật liệu •
Từ trường sinh ra từ chuyển động của điện tích, cụ thể là:
o Quỹ đạo của electron quanh hạt nhân (chuyển động quỹ đạo).
o Spin của electron (chuyển động quay quanh trục của chính nó). •
Mỗi electron có một moment từ nhỏ → tổng hợp của tất cả các moment
này tạo thành từ trường của vật liệu. •
Tuy nhiên, trong nhiều vật liệu, các moment từ triệt tiêu lẫn nhau →
không tạo ra từ tính tổng thể.
2. Miền từ hóa (Magnetic Domains) •
Vật liệu sắt từ (ferromagnetic) được chia thành nhiều miền từ hóa nhỏ –
mỗi miền có các moment từ xếp cùng hướng. •
Trong trạng thái tự nhiên:
o Các miền có hướng ngẫu nhiên → từ trường tổng bằng 0. •
Khi áp dụng từ trường ngoài (H):
o Các miền xoay dần về cùng một hướng.
o Một số miền phát triển lớn hơn, lấn át các miền khác → tạo ra từ
hóa rõ rệt trong vật liệu.
3. Độ từ thẩm (Permeability - µ) •
Là khả năng của vật liệu cho phép từ thông (B) đi qua. • Công thức: μ=μ0⋅μr Trong đó: lOMoAR cPSD| 58931565
o μ0: độ từ thẩm của chân không (≈ 4π × 10⁻⁷ H/m) o μr : độ từ
thẩm tương đối của vật liệu Ý nghĩa: o μ càng lớn → vật liệu
càng dễ bị từ hóa.
o Các vật liệu sắt từ có μr lên tới vài ngàn hoặc hơn.
NGUỒN GỐC CỦA TỪ TRƯỜNG TRONG VẬT LIỆU
Từ trường không "tự nhiên sinh ra", mà bắt nguồn từ chuyển động của điện
tích, cụ thể là các electron trong nguyên tử. Có 2 cơ chế chính:
1. Chuyển động quỹ đạo của electron •
Electron quay quanh hạt nhân giống như các hành tinh quay quanh Mặt trời. •
Chuyển động này tạo ra một dòng điện nhỏ → dòng điện sinh ra từ
trường vòng tròn, gọi là moment từ quỹ đạo. 2. Spin của electron •
Electron tự quay quanh trục của nó, gọi là spin (giống như Trái Đất tự quay). •
Spin cũng tạo ra một moment từ, gọi là moment từ spin. Đây là
nguồn gốc chủ yếu của tính chất từ trong vật liệu
Đặc tính từ hóa – Đường cong B = f(H) Biểu
diễn mối quan hệ giữa:
o H: cường độ từ trường ngoài (A/m) o B: mật độ từ thông trong
vật liệu (T) 📌 Các vùng chính trên đường cong: lOMoAR cPSD| 58931565
1. Tuyến tính ban đầu: Btăng tuyến tính theo H → hệ số góc là độ từ thẩm μ
2. Bão hòa từ (Saturation):
o Khi H tăng nhiều → các moment từ đã thẳng hàng hoàn toàn,
o B không tăng đáng kể nữa → điểm bão hòa.
3. Hiện tượng trễ từ (Hysteresis):
o Khi giảm H về 0, B không về 0 ngay → vẫn còn từ dư (Br).
o Cần một H ngược chiều để khử từ → gọi là trường cưỡng bức (Hc).