Навигация
Процессы при намагничивании ферромагнетиков
17203
знака
0
таблиц
0
изображений
3. Процессы при намагничивании ферромагнетиков
В монокристаллах ферромагнитных веществ существуют направления легкого и трудного намагничивания. В отсутствии внешнего поля магнитные моменты доменов самопроизвольно ориентируются вдоль одной из осей легкого намагничивания. Энергия, которую необходимо затратить для намагничивания монокристаллического образца до насыщения вдоль одной из осей легкого намагничивания, значительно меньше, чем вдоль оси трудного намагничивания. При наличии внешнего поля самым энергетически выгодным направлением является ось легкого намагничивания, составляющая наименьший угол с направлением внешнего поля.
Зависимость магнитной индукции макрообъема ферромагнетика от напряженности внешнего магнитного поля называют кривой намагничивания.
Возрастание индукции под действием внешнего поля обусловлена смещением доменных границ и поворотом магнитных моментов доменов.
В полях относительно малой напряженности (область I) намагничивание происходит в основном за счет роста доменов, имеющих векторы намагниченности близкие к направлению внешнего поля и, соответственно, уменьшения доменов, обладающих наибольшим углом направления магнитного момента по отношению к внешнему полю. Начальному участку кривой соответствует обратимое (упругое) смещение доменных границ. После снятия поля доменные границы возвращаются в прежнее положение.
В области II смещение доменных границ носит необратимый, скачкообразный характер. В этом процессе участвует значительно большее число доменов, чем на начальном участке, процесс намагничивания идет более интенсивно и кривая намагничивания становится круче.
При дальнейшем усилении поля (область III) возрастает роль механизма поворота магнитных моментов доменов из направления легкого намагничивания в направлении поля, т.е. в направление более трудного намагничивания.
После окончания процесса поворота наступает техническое насыщение намагниченности (область IV). Величина индукции достигает значения насыщения Bs. Незначительное возрастание индукции обусловлено слагаемым m0Н и увеличением намагниченности самого домена.
При уменьшении напряженности магнитного поля вектор намагниченности будет поворачиваться в направлении оси легкого намагничивания.
Когда поле станет равным нулю индукция будет иметь некоторое значение Br, называемое остаточной индукцией. При приложении поля противоположного знака возникают домены, у которых направление векторов намагниченности близко к направлению поля. Эти домены растут и при некотором значении поля индукция обращается в нуль.
Напряженность размагничивающего поля - Нс, при которой индукция в ферромагнетике, предварительно намагниченного до насыщения, обращается в нуль, называют коэрцитивной силой.
Увеличение напряженности поля до значений, больших -Нс, вызывает перемагничивание ферромагнетика вплоть до насыщения (-Bs). Изменение магнитного состояния ферромагнетиков при его циклическом перемагничивании характеризуется явлением гистерезиса. Петлю гистерезиса, полученную при индукции насыщения, называют предельной. Величины Br и Hc являются параметрами предельной петли гистерезиса. Совокупность вершин петель гистерезиса образуют основную кривую намагничивания ферромагнетиков.
Крутизна кривой намагниченности (т.е. легкость, с которой намагничивается материал) характеризуется магнитной проницаемостью.
Статическая магнитная проницаемость определяется по формуле
mст = B/(m0H).
Начальная магнитная проницаемость mн определяется в слабых магнитных полях (Н £ 0.1 А/м) при Н ® 0.
mн = 1/m0 × lim B/H.
Н®0
Крутизну отдельных участков кривой намагничивания характеризуют дифференциальной магнитной проницаемостью
mдиф = 1/m0 × dB/dH.
Для одного и того же образца mдиф макс > mст макс.
При одновременном воздействии сильного постоянного и слабого переменного магнитных полей образуется небольшая частная петля гистерезиса. Ферромагнетик в этом случае характеризуется реверсивной (обратимой) магнитной проницаемостью
.
Для ферромагнетиков характерно явление магнитострикции - изменение линейных размеров при намагничивании. Магнитострикция оценивается величиной относительной деформации в направлении магнитного поля: l =Dl/l. Величина и знак коэффициента магнитострикции зависит от типа структуры, кристаллографического направления, напряженности магнитного поля и температуры. Магнитострикция сопровождается появлением внутренних напряжений, деформацией кристаллической решетки, что препятствует смещению доменных границ и затрудняет процесс намагничивания ферромагнетиков в слабых полях. Поэтому высокой магнитной проницаемостью обладают магнитные материалы с малыми коэффициентами анизотропии и магнитострикции.
Похожие работы
... пучка с помощью анализатора преобразуют в амплитудную. Из других МО-устройств можно выделить оптические ЗУ, МО-устройства сканирования света и ряд других. Пригодность магнитных материалов для создания на их основе магнитооптических устройств зависит от совокупности магнитооптических свойств. Магнитооптические свойства оценивают по магнитооптической активности в диапазоне оптических волн с ...
... на материалы для звуковых, ультразвуковых и низких радиочастот, для высоких радиочастот и для СВЧ. По физической природе и строению высокочастотные магнитомягкие материалы подразделяют на магнитоэлектрики и ферриты. Кроме того, при звуковых, ультразвуковых и низких радиочастотах можно использовать тонколистовые рулонные холоднокатанные электротехнические стали и пермаллои. Толщина сталей ...
... они дают возможность экономично, с требуемой точностью оценит параметры эквивалентной схемы транзистора. Конструкция, магнитные материалы, электрические провода и изоляция Основными элементами конструкции трансформаторов являются сердечник (магнитопровод) и обмотки: К элементам конструкции относятся также конструктивные детали, служащие для крепления сердечника и установки трансформаторов в ...
... являются самыми сильными среди известных, поэтому бездефектные углеродные трубки на два порядка прочнее стали и приблизительно в четыре раза легче ее! Одна из важнейших задач технологии в области новых углеродных материалов заключается в создании нанотрубок "бесконечной" длины. Из таких трубок можно изготовлять легкие композитные материалы предельной прочности для нужд техники нового века. Это ...
0 комментариев