Короткі теоретичні відомості
Характеристика початкового намагнічування
У розмагніченому феромагнетику весь об'єм кристала розділений навпіл між доменами й вектор намагніченості в кожному домені протилежний вектору намагніченості сусіднього домена. Тому загальна намагніченість зразка дорівнює 0.
При відсутності зовнішнього поля магнітні моменти доменів орієнтовані у напрямку легкого намагнічування так, що їхній магнітний потік замикається всередині кристала й не виходить за його межі.
Рисунок 3.1 Магнітні моменти доменів
Якщо розмагнічений феромагнетик помістити в магнітне поле, відбувається процес намагнічування, що полягає в орієнтуванні векторів намагніченості доменів у напрямку зовнішнього магнітного поля.
У загальному випадку намагніченість залежить від магнітної “передісторії” зразка.
Розглянемо процес намагнічування при нульових
початкових умовах (J=0, H=0)
При приміщенні зразка в магнітне поле, монотонно й повільно змінюється від 0 до деякої величини, можна визначити характеристику початкового намагнічування (B=f(H)).
Рисунок 3.2 Характеристика початкового намагнічування
Криву B=f(H) можна умовно розділити на чотири області. Розглянемо ці області.
I – область початкового намагнічування. Відповідає слабким магнітним полям, магнітна проникність постійна
Намагнічування на цій ділянці відбувається в основному за рахунок оборотних процесів, пов'язаних із пружним зсувом доменних границь.
II – Область найбільших проникностей. Характеризується швидким зростанням намагніченості, пов'язаним з необоротним зсувом доменних границь. Намагнічування тут відбувається стрибками. Росте об'єм доменів, вектори магнітних моментів яких утворюють невеликий кут з напрямком напруженості зовнішнього магнітного поля, за рахунок зменшення об'єму доменів, вектори яких спрямовані під більшим кутом до напрямку напруженості.
Рисунок 3.3
По закінченню зсуву границь кожний кристал стає єдиним доменом, магнітний момент якого спрямований по осі легкого намагнічування, що становить найменший кут з напруженістю прикладеного поля.
Рисунок 3.4
III – Область наближення до насичення. Характеризується поворотом магнітних моментів всіх доменів у напрямку напруженості поля (процесом обертання). Цей поворот доменів стає все більше важким у міру наближення до напрямку напруженості поля.
При досягненні цього напрямку всіма доменами має місце технічне насичення феромагнетику. Напруженість при якій відбувається насичення, називають напруженістю поля насичення.
Рисунок 3.5
IV – Область парапроцесу. Орієнтування векторів намагніченості доменів закінчено й збільшення намагніченості може відбуватися тільки за рахунок додаткової орієнтації вздовж напрямку Н спінових моментів окремих електронів (як у парамагнетику). Процеси в цій області оборотні.
Рисунок 3.6
У реальних феромагнетиках процеси зсуву доменних границь і обертання можуть накладатися один на одного.
Гістерезис.
П
роцес намагнічування, за винятком областей I, IV, є необоротним. Тому якщо при намагнічуванні після досягнення деякої величини індукції почати зменшувати напруженість магнітного поля, то індукція буде змінюватися по кривій, відмінної від початкової кривої намагнічування.
Рисунок 3.7 – Петля гістерезісу
Замкнута крива, що графічно зображує залежність вектора магнітної індукції В у феромагнетику залежно від Н називається петлею гістерезису.
Найбільшу петлю гістерезису називають граничною, а всі інші – частковими. Найменшу напруженість при якій процес перемагнічування проходить по граничній петлі називають граничною.
Найменшу напруженість при якій у матеріалі відбуваються в основному необоротні процеси називають напруженістю рушання.
Основні параметри петлі гістерезису:
Нs - Напруженість насичення, їй відповідає Вs
Нс - коерцитивна сила - це напруженість магнітного поля необхідна для доведення до нуля індукції в зразку, попередньо намагніченому до насичення.
Вr - залишкова індукція - це індукція в попередньо намагніченому до насичення зразка при напруженості магнітного поля, рівній нулю.
1 2 3 4 5 6