ПРОЦЕСС НАМАГНИЧИВАНИЯ И КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ПАРАМЕТРЫ МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ




С технической точки зрения в качестве магнитных ма­териалов наибольший интерес представляют ферро-, антиферро- и ферримагнетики. Несмотря на различия в стро­ении и магнитных свойствах, при их помещении во внеш­нее магнитное поле процессы ориентации магнитных мо­ментов характеризуются одними и теми же закономернос­тями, т.е. процессы их намагничивания аналогичны. По­этому нет необходимости рассматривать их раздельно, за исключением особых случаев.

Особенностью всех магнитных материалов, или просто магнетиков, является их доменная структура. Домен—это макроскопическая область с магнитным моментом определенного направления или же область спонтанного намагничивания до насыщения. Размеры доменов от 10-2 до 10-6 мм3, что составляет ~ 0,1 мм по ширине в двух направлениях и ~ 1...10 мм по длине. Домены отделены друг от друга переходными слоями, называемыми стенка­ми, размер которых 10-2 …10-6мм. В этих переходных слоях ориентация магнитных моментов постепенно меняется от одного направления к другому, соответствующему сосед­нему домену.

В принципе домен может рассматриваться как магнит­ный диполь, а доменная структура — как набор диполей, разделенных переходными стенками.

Схематично доменная структура и магнитный атомный порядок магнетиков представлены на рис. 2.

Рис. 2. Доменная структура магнетиков:

а — ферромагнетики; б — антиферромагнетики; в — ферримаг­нетики

 

При отсутствии внешнего магнитного поля отдельные домены со своим собственным направлением магнитного момента расположены хаотически, их моменты взаимно компенсируются и результирующее внутреннее магнитное поле равно нулю. При помещении магнетика во внешнее магнитное поле происходит его намагничивание, что вы­ражается в изменении доменной структуры. По современ­ным представлениям, изменение доменной структуры во внешнем магнитном поле может происходить либо за счет вращения магнитных диполей, либо за счет смещения сте­нок доменов. В реальных магнетиках оба эти процесса ча­сто происходят одновременно.

Процесс намагничива­ния характеризуется зави­симостью магнитной ин­дукции В от напряженно­сти внешнего поля Н (рис.3), которую принято на­зывать кривой первона­чального намагничива­ния. Она позволяет про­анализировать ход про­цесса намагничивания.

Рис. 3. Кривая намагничивания магнетика

При слабых внешних полях (участок I) намаг­ничивание начинается за счет ориентации магнитных моментов доменов, имеющих минимальный угол с на­правлением внешнего поля. Затем происходит смещение границ доменов, у которых направления моментов близки к направлению внешнего поля. При этом их объем увели­чивается за счет уменьшения объемов доменов, достаточ­но сильно отличающихся по направлению магнитного мо­мента от направления поля. Принято считать, что учас­ток I характеризуется смещением доменных границ, а про­цесс намагничивания является обратимым, т.е. при сня­тии внешнего поля доменная структура возвращается в исходное состояние.

На участке II происходит вращение магнитных момен­тов доменов, в результате которого все магнитные диполи ориентируются по направлению внешнего поля. На такой поворот диполей тратится вполне определенная энергия, которая пропорциональна углу поворота, изменяющемуся в пределах от 90 до 180°. После снятия магнитного поля домены будут стремиться вернуться в исходное состояние, что и происходит, если отклонение диполей от исходного состояния было небольшим. При достаточно больших от­клонениях домены могут не вернуться в исходное состоя­ние. Это новое состояние будет характеризовать остаточ­ную намагниченность вещества.

На участке III процесс намагничивания происходит за счет дополнительной ориентации спиновых моментов от­дельных электронов вдоль поля. Для этого участка иногда употребляют понятие перемагничивания с направления легкого намагничивания в направление трудного намаг­ничивания, что соответствует режиму насыщения магне­тика, когда все магнитные моменты и доменов, и отдель­ных атомов сориентированы по полю.

Теперь рассмотрим классификацию магнентиков более подробно. Начнем с магнитомягких материалов для постоянных и низкочастотных магнитных полей.

 

Тема №13

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-04-27 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: