Размагничивание деталей звукозаписывающих устройств, медицинских инструментов, часов и т.д., уменьшает шумы при записи и воспроизведении и значительно повышает качество записи, не даёт хирургическим иголкам "прилипать" к пинцету и зажиму и позволяет часам снова работать. Размагнитить детали можно с помощью специального размагничивающего дросселя, питаемого от сети переменного тока. Дроссель представляет собой электромагнит с большим полем рассеивания (см. рис.1) Сердечник дросселя собирают из Ш-образных пластин, замыкающие пластины не ставят, сечение среднего сердечника должно быть около 10 см2. Для получения большего магнитного поля рассеивания, а следовательно, и более равномерного размагничивания деталей при сборке сердечник между его пластинами помещают три-четыре картонные прокладки толщиной 1 мм, вырезанные по форме пластин (см. рис.1). Прокладки распределяют равномерно по сечению сердечника. Обмотка дросселя содержит 1400 витков провода ПЭЛ 0,64 (диаметр 0,64мм) для сети напряжением 220 В или 700 витков провода ПЭЛ 1,0-1,2 (диаметр 1 или 1,2 мм) для 127 В.
Рис. 1. Приспособление для размагничивания.
Размагничивающий дроссель включают в электросеть на расстоянии 1–1,5 м от звукозаписывающих устройств или других предметов, которые необходимо размагнитить, чтобы первый импульс тока не намагнитил магнитные головки или детали ещё более. Затем дроссель медленно подносят к размагничиваемой детали почти до соприкосновения с ней и медленно описывают им несколько круговых движений, постепенно удаляя от этой детали. Размагничивающий дроссель нельзя оставлять включенным в электросеть более 3 мин во избежание его перегрева. Выключать дроссель можно только после удаления его на 1–1,5 м от звукозаписывающего устройства.
Бастанов В.Г., 300 практических советов. – М.: Моск.рабочий, 1989.-365 с.: ил. (совет 99, стр. 172-173)
Что можно добавить к этому описанию? Ну во первых неясно откуда берут Ш-образные пластины. Это может быть старый трансформатор, который состоит (кроме обмотки) из набора стальных пластинок. Так вот, необходимо "раскурочить" трансформатор набрать и закрепить эти самые стальные пластинки как указано в описании. Так же думается, неплохо было бы приделать на ручке кнопочный выключатель, чтобы не бежать как угорелый к розетке и не выдёргивать её с "мясом". Прибор можно сделать стационарным (чтобы не водить рукой как экстрасенс), добавив в схему мощное переменное сопротивление (реостат), или ЛАТР и упаси вас бог использовать выпрямитель! Иначе вы так намагнитите..! ВНИМАНИЕ! НАПРЯЖЕНИЕ ДОЛЖНО БЫТЬ ПЕРЕМЕННЫМ! а где оно берётся? в розетке там 50 герц частота тока (так и говорят – переменный ток). Включив установку, медленно повышайте напряжение (и магнитное поле), а затем ещё медленней уменьшайте напряжение до нуля. СОБЛЮДАЙТЕ ТЕХНИКУ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С НАПРЯЖЕНИЕМ 220 ВОЛЬТ! НЕ КАСАЙТЕСЬ ОГОЛЁННЫХ ПРОВОДОВ! ТЩАТЕЛЬНО ИЗОЛИРУЙТЕ ВСЕ ВЫВОДЫ! НЕ БЕРИТЕ МОКРЫМИ РУКАМИ ПРИБОР! ИНАЧЕ ВАМ НЕ ПОЗДОРОВИТСЯ!
И ВООБЩЕ Я НЕ НЕСУ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ЗА ВАШИ ДЕЙСТВИЯ! МОЖЕТЕ ДЕЛАТЬ А МОЖЕТЕ НЕ ДЕЛАТЬ, ВСЕ НА ВАШЕ УСМОТРЕНИЕ.
Теория размагничивания
Хорошо известно, что электрический ток (поток электронов или, по другому, электрических элементарных, отрицательных зарядов) создаёт магнитное поле в виде концентрических окружностей вокруг электрона летящего относительно других тел, причём закрученность магнитного поля будет по часовой стрелке, если электрон движется к нам. Если же электрон будет сам двигаться по окружности, то он создаст ориентированное магнитное поле "север-юг", то есть он превратится в "нормальный магнит" – своеобразную магнитную стрелку. Отсюда естественно предположить, что магнетизм в веществе обусловлен движением электронов по окружности. Действительно, благодаря атомной теории мы знаем, в состав каждого атома входит от одного до нескольких электронов (в зависимости от химического элемента, например у водорода один электрон, а у железа целых 26). Все они имеют орбитальные и спиновые моменты. Следовательно, они вращаются и создают круговой ток в веществе, однако большинство электронов экранируются своим спаренным соседом, только небольшое количество неспаренных электронов создают магнитное поле. Мало того, при случайном расположении атомов в веществе, плоскости вращения электронов расположены случайным образом, магнетизм любого из электрона погашается магнетизмом другого. В ферромагнетиках плоскости вращения электронов в малых областях имеют ориентировку в одну сторону, но эти малые области, называемые доменами, также разупорядочены случайным образом (экранируют, гасят друг друга) и суммарный магнитный момент оказывается небольшим.
Рис. 2. Электронные орбиты в атоме (а) и в одиночном витке провода (6), а также в ненамагниченном (с) и намагниченном (d) кусках стали и в катушке с током (е). (Рисунок не очень удачен, поскольку вводит в заблуждение относительно того какое именно движение электрона создает магнитное поле. Наиболее сильный вклад в магнитное поле дает не орбитальное движение, а спиновое, то есть вращение электрона вокруг себя)
Если ферромагнетик поместить во внешнее магнитное поле, то оно, воздействуя на магнитные моменты доменов, приведет к смещению границ между доменами и к повороту направления спинов (круговых токов) внутри доменов. Оба эти эффекта вызовут намагничивание образца, которое называют техническим намагничиванием, в отличие от спонтанного намагничивания, всегда (и без наличия внешнего магнитного поля) имеющего место внутри доменов.
Рис. 3. Типичная кривая намагничивания и петля гистерезиса мягкого железа
Тут надо заметить, что происходит усиление приложенного магнитного поля в несколько тысяч раз (см. рис 3., обратите внимание на разницу масштабов по осям В и Н), если H(приложенное поле) составляет например 1-2 эрстед (единица напряжённости магнитного поля), то B (магнитная индукция) составит 10000гаусс (единица магнитной индукции)! Эта разница в магнитных полях характеризуется магнитной проницаемостью вещества, для ферримагнетиков она достигает очень больших значений, и ведёт себя крайне нелинейно обуславливая гистерезис (неодинаковость поведения кривых). Магнитная проницаемость есть отношение B/H выражаемой формулой B=m0H. В вакууме магнитная проницаемость m0 равна 1 гаусс/эрстед и, следовательно, в вакууме 1 гаусс=1 эрстеду, то есть B и H одна и та же единица имеющая одну и ту же размерность: 10-4 единиц СИ, поэтому на рис.3. Н не в эрстедах, а в гауссах (хотя это и не совсем правильно). Усиление поля происходит благодаря ориентации круговых токов электронов в приложенном магнитном поле вокруг атомов, под действием электромагнитной индукции. В самом деле, вспомним опыт с рамкой тока в магнитном поле: рамка всегда поворачивается перпендикулярно силовым линиям поля под действием силы Лоренца (э.д.с. индукции). Это значит, что орбитальный электрон такая же рамка с током, под действием внешнего поля тоже стремится занять такое положение, когда его магнитный момент будет совпадать с линиями приложенного магнитного поля. Иначе говоря: магнитное поле электромагнита + сумма магнитных полей электронов ферримагнетика, повёрнутых магнитными моментами вдоль поля - сумма магнитных полей антинаправленных частиц=полное магнитное поле электромагнита с ферромагнитном сердечником.
Рис. 4. Кривая намагничивания ферромагнетика
Рассмотрим подробнее процесс намагничивания ферромагнетика. Типичная кривая намагничивания поликристаллического ферромагнетика (стали, ферриты, магнитные сплавы) приводится на рис. 4 и на рис. 3, участок a. На этой кривой можно различить четыре участка, обозначенные цифрами 1—4. Первый участок соответствует очень малым полям. Преобладающим механизмом намагничивания на этом участке будут процессы обратимого упругого смещения границ доменов. Сущность этого механизма сводится к тому, что границы доменов, вектор намагниченности которых составляет с Н (приложенным полем) небольшой угол, смещаются в сторону увеличения размеров этих наиболее удачно расположенных доменов за счет уменьшения объема соседних доменов с иным направлением спонтанной намагниченности. На рис. 5 положение а, границы домена, соответствует отсутствию внешнего магнитного поля, положение b – смещению границы при наложении слабого магнитного поля, направление которого показано вектором Н. После снятия внешнего поля граница между доменами снова возвращается в прежнее положение а, – т. е. остаточная намагниченность не возникает. Отсюда ясно, почему такого рода смещения границ доменов называют обратимыми и упругими.
Рис. 5. Схематическое, увеличенное изображения участков и границ доменов с разной ориентацией магнитных полей в них
Увеличение напряженности внешнего поля приводит далее к необратимым процессам – к скачкообразной переориентировке спинов (см. рис. 4, участок 2). При достаточной величине намагничивающего поля домены, вектор намагниченности которых составляет большой угол с направлением поля Н, будут обладать большой потенциальной энергией, т. е. окажутся в энергетически невыгодном состоянии. Вследствие этого происходит переориентация магнитного момента в сторону уменьшения угла с Н. Внутри домена вследствие наличия сил обменного взаимодействия, все спины ориентированы параллельно. Переориентация спинов внутри одного домена происходит не постепенно, а скачкообразно: спины внутри домена поворачиваются одновременно (см. рис. 4, область А).
Участок 3 кривой технического намагничивания (см. рис. 4) называется областью вращения. Процесс намагничивания на этом участке состоит в том, что магнитные моменты доменов, составляющие уже небольшой угол с Н, постепенно поворачиваются до полного совпадения с направлением Н, что будет соответствовать намагниченности до насыщения.
При дальнейшем возрастании напряженности поля Н выше состояния технического насыщения все же происходит незначительное увеличение намагниченности образца. Этот процесс называется парапроцессом.
При ослаблении магнитного поля, кривая намагничивания будет иметь иной вид (см. рис. 3. участок b). Исходя из вида кривой на рис. 3, видно, что при ослаблении приложенного поля Н магнитная индукция ферромагнетика В не уменьшается до нуля, а остается довольно значительной. Это значит, что ферромагнетик стал постоянным магнитом. Постоянные магниты находят широкое применение в нашей жизни (вспомните хотя бы магнитный компас или динамики сабвуфера и телефона), но иногда намагниченность является нежелательной и от неё необходимо избавиться. Как же это сделать, если даже обратное поле (см. рис.3, продолжение участка b и далее c) не может уменьшить магнитную индукцию ферромагнетика (а намагничивает его в противоположном направлении)? Выход есть и достаточно простой. Необходимо перемагнитить ферромагнетик, т.е. приложенным магнитным полем двести его до насыщения (см рис. 6). Затем обратным полем (чуть меньшим, рис. 6, кривая 1-2) изменить направленность намагничивания до противоположного, и опять изменить направление поля (ещё более меньшим, см рис. 6, кривая 2-3), и провести эту процедуру до полного уменьшения приложенного магнитного поля
Рис. 6. Петля гистерезиса, при перемагничивании, с постепенным уменьшением приложенного магнитного поля.
Технически это осуществляется электромагнитом, в котором постепенно уменьшают силу переменного тока (значит и магнитное поле создаваемое электромагнитом), либо электромагнит, подключённый к источнику переменного тока, постепенно удаляют (что также ослабляет магнитное поле) от перемагничивающего ферромагнетика.
Литература