|
| |
|
Слаботочка Книги ГЛАВА И МАГНИТОСТРИКЦИЯ § 1. Магнитострикция, обусловленная магнитными и обменными силами Магнитострикция - изменение формы и размеров тела при его намагничении - есть непосредственный результат проявления сил, действующих в ферромагнетиках. Изучение магнитострикции важно, прежде всего, в том отношении, что позволяет выяснить природу сил, которые определяют ферромагнитное поведение вещества. Это обстоятельство является одной из основных причин, привлекающих внимание многочисленных исследователей к изучению магнитострикционных явлений в металлах и сплавах. Возникновение явления магнитострикции можно наглядно пояснить следующим образом. Представим себе, что у нас имеются два элементарных магнитика , связанных между собой маленькой пружинкой и находящихся в магнитном поле Н (рис. 15, а). Пусть - равновесное расстояние между магнитиками , соответствующее минимуму энергии их взаимодействия при наличии поля Н. Изменим теперь направление магнитного поля на 90 ; магнитики повернутся по полю, энергия взаимодействия их изменится, и минимуму энергии будет соответствовать другое равновесное расстояние (рис. 15, б). Изменение длины /-q - Tj в нашем случае и соответствует магнитострикции. Если между элементарными магнитиками действуют только магнитные силы, то переход от состояния а к состоянию б на рис. 15 будет соответствовать изменению притяжения между магнитиками , которое приведет к сжатию пружинки. в настоящее время известно, что основными типами взаимодействий в ферромагнетике являются электрические (обменные) и магнитные силы. Следовательно, в ферромагнитном металле возможны два различных по природе вида магнито-стрикции - за счет изменения обменных и магнитных сил в решетке. В предыдущей главе мы уже видели, что при намагничивании ферромагнетика машитные силы в решетке проявляют себя в интервале магнитных полей от О до поля, соответствующего техническому насыщению, т. е. в области смещения и Рис. 15. К объяснению явления магнитострикция. вращения. Поэтому в области смещения и вращения мы в основном имеем дело с магнитострикцией, вызванной магнитными силами решетки. Характерной особенностью этой магнитострикции является то, что она существенно зависит от направления результирующего вектора 4 по отношению к кристаллографическим осям (анизотропия стрикции). Это и понятно, ибо сами магнитные силы, как мы видели, обладают анизотропией в решетке. Магнитострикцию за счет обменных сил можно наблюдать в области парапроцесса, где она сопутствует процессу изменения абсолютной величины /. Эта магнитострикция не зависит от направления в решетке и носит объемный характер. Последнее объясняется тем, что обменная энергия обладает полной изотропией в кристаллической решетке. Магнито.стрикционные деформации, вызываемые обменцьщи и магнитными силами, проявляются не~только при помещении   Рис. 16. Магнитострикция ферромагнитного кристалла в форме шара, размеры которого равны одной области самопроизвольной намагниченности. нитный шар изменит свой радиус, т. е. возникнет объемная магнитострикционная деформация за счет обменных сил (на рис. 16, а показано пунктиром). Одновременно ниже точки Кюри вступают а действие магнитные силы решетки, и шар получит дополнительную магнитострикционную деформацию, причем вследствие анизотропии магнитных сил в решетке эта деформация будет больше в одном направлении и меньше-в другом. В результате ниже точки Кюри шар изменит не только свои размеры, но и форму; он превратится в эллипсоид. Все эти деформации шар испытывает в отсутствии внешнего магнитного поля. Поместим теперь наш кристалл, имеющий уже форму эллипсоида, в магнитное поле. Вследствие того, что под действием поля Я вектор /g повернется, эллипсоид изменит свою форму (малая и большая оси поменяются местами), при этом почти ферромагнетика магнитное поле, но также при нагрева- нии ёгр7~Г~ Пусть у нас имеется кристалл ферромагнитного металла вырезанный в виде шара, таких размеров, что весь его объем состоит из одной области самопроизвольной намагниченности. Если такой шар нагрет выше точки Кюри (Г>6), то он обладает размерами, соответствующими парамагнитному состоянию (рис. 16, а). При охлаждении ниже температуры Кюри (т<6) благодаря изменению обменной энергии парамаг- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 [13] 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 |