Процеси по време на магнетизирането на феромагнетиците

Във феромагнетика, когато е изложен на външно магнитно поле, се случват процеси, които водят до увеличаване на намагнитването на феромагнетика в посока на полето. В състояние на пълно размагнитване феромагнитната проба се състои от малки участъци (домейни) с обем 10 -9 ÷ 10 -6 cm 3, понякога до 10 -3 cm 3, всеки от които е намагнетизиран до насищане JS, но векторите на спонтанно намагнитване на Js областите са подредени по следния начин, че общото намагнитване на пробата J = 0.

Преориентирането на векторите на намагнитване на домейна по посока на приложеното поле включва процесите на изместване, въртене и парапроцес.

Процесът на изместване в многодоменен феромагнетик се състои в изместване на границите между домейните; обемът на области, векторите Js на които правят най-малкия ъгъл с посоката на силата на магнитното поле H, като същевременно се увеличава поради съседни области с енергийно по-неблагоприятна ориентация на Js спрямо полето.

Процесът на въртене се състои в въртене на векторите Js по посока на полето H. Причината за евентуално забавяне или ускоряване на процеса на въртене е магнитната анизотропия на феромагнетика (първоначално векторите Js на домените са насочени по осите на лесно намагнитване, които като цяло не съвпадат с посоката на Н). Когато Js напълно съвпада с посоката H, се постига така нареченото техническо магнитно насищане, което е равно на стойността на Js на феромагнетика при дадена температура.

Магнитната анизотропия е свързана с анизотропния характер на магнитното взаимодействие между атомните носители на магнитния момент в веществата. В поликристалните твърди вещества макромащабната магнитна анизотропия обикновено не се проявява. Напротив, в монокристалите магнитната анизотропия води до големи наблюдаеми ефекти, например до разликата в магнитната възприемчивост на феромагнетиците в различни посоки в кристала.

Парапроцесът се състои в подравняването на елементарни магнитни моменти по полето, които поради дезориентиращия ефект на топлинното движение се отклоняват от посоката Js в областите. В този случай величината на намагнитването J на ​​феромагнетика клони към неговата стойност при абсолютна нула. Парапроцесът в повечето случаи дава много малко увеличение на намагнитването, поради което магнетизирането на феромагнетиците се определя главно от процесите на изместване и въртене.

Ако магнетизирането на феромагнетика се извършва с монотонно и бавно нарастване на полето от състоянието на пълно размагнитване (J = 0, H = 0), тогава получената зависимост J (H) се нарича крива на първото намагнитване. Обикновено се подразделя на 5 раздела (фиг.)

време

Ориз.Крива на първото намагнитване и схематично представяне на процесите на намагнитване в многодоменен феромагнетик: I - област на обратимо намагнитване, II - област на Релей, III - област с най-висока пропускливост, IV - област на приближаващо насищане, V - област на парапроцес

На фиг. показва типична крива на магнитна хистерезис във феромагнетик. От точка 0 (Н = 0, J = 0), с увеличаване на Н, стойността на J нараства по крива 1 - основната крива на намагнитване - и в силно поле Н ≥ Нm става почти постоянна и равна на намагнитването на насищане JS ( което съответства на индукционната стойност на насищане). При намаляване на H обратният пробег на зависимостта J (H) не съответства на крива 1 и при H = 0 намагнитването не се връща към стойността J = 0. Тази промяна съответства на кривата на размагнитване 2; при H = 0, намагнитването приема стойността JR - остатъчно намагнитване (отговаря на остатъчната индукция Br). За пълно размагнитване на пробата (J = 0) е необходимо да се приложи обратно поле -HC, наречено принудителна сила. Когато обратното поле достигне стойността -Hm, пробата се магнетизира до насищане -JS в обратна посока. При по-нататъшно изменение на H от -Hm до + Hm, намагнитването съответства на крива 3. Клонове 2 и 3, получени в резултат на циклична промяна в H, заедно образуват затворена крива, наречена ограничаваща хистерезисна верига.

време

Фигура: Криви на първично намагнитване (1) и обръщане на намагнитването (2, 3) на феромагнетик.