Слаботочка Книги

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

без изменения своего объема (линейная магнитострикция, рис. 16,6 ). Это изменение формы эллипсоида мы можем наблюдать на опыте (при HfHg), измеряя размеры ферромагнитного тела вдоль и поперек щзля.

В полях выше технического насыщения (Я > Я), при которых fg не меняет своего направления, а получает только приращение А/, эллипсоид по всем направлениям увеличивает или уменьшает свои размеры на одну и ту же величину, не изменяя своей формы (рис. 16, в).

Таким образом, магнитострикция в области парапроцесса косит объемный характер, а в области технического намагни-ченияв основном линейный характер. Тщательные исследования, однако, показали, что в последнем случае линейная магнитострикция проявляется не в чистом виде. Дело в том, что при процессе вращения вследствие весьма сложной картины перераспределения магнитных сил в решетке, кроме линейной магнитострикции, ферромагнетик испытывает дополнительные изменения объема, правда, весьма малые по величине.

Укажем еще на одну причину, которая может искажать линейную магнитострикцию в области технического намагничения. Это так называемая макроскопическая магнитострикция, обязанная своим возникновением размагничивающему действию магнитных зарядов на концах ферромагнетика. Она также носит объемный характер и обычно проявляется в слабых полях. Эта магнитострикция, однако, исчезает, если образцы имеют малый размагничивающий фактор (см. § 4).

§ 2. Закон анизотропии Акулова

Исходя из расчета классического магнитного взаимодействия атомов в решетке, Акулов [1] впервые дал истолкование большой группе магнитострикционных явлений, наблюдаемых в ферромагнитных металлах и сплавах. Следует указать, что до создания этой теории обширный экспериментальный материал, относящийся к магнитострикционным явлениям и связанным с ними различным механо-магнитным эффектам (влияние упругих напряжений на намагниченность и др.), долгое время оставался в теоретическом отношении непонятным и загадочным, несмотря на то, что попытки дать ему объяснение неоднократно предпринимались со стороны крупнейших ученых.

Например, хорошо известно, что Максвелл, Гельмгольц и Кирхгоф работали над теорией магнитострикции, но не получили положительных результатов. Теория Акулова, прежде всего, позволила объяснить и рассчитать анизотропию магнитострикции в ферромагнетиках (намагниченных до насыщения).

Посмотрим, в чем заключается явление анизотропии магнитострикции. На рис. 17 в качестве примера приведены кривые магнитострикции кристалла железа. Видно, что при намагничивании вдоль ребра куба [100] кристалл удлиняется, при намагничивании вдоль пространственной диагонали, т. е.

Рис. 17. Магнитострикция кристалла железа.

оси fill], он укорачивается и, наконец, вдоль диагонали грани куба [110] кристалл железа сначала удлиняется (в слабых полях), а в более сильных полях укорачивается. При насыщении магнитострикция в направлениях [110] и [111] имеет отрицательный знак, а в направлении [100]-положительный. Численные значения их во всех трех направлениях, как видно из рис. 17, различны. Кристалл никеля обладает менее ярко выраженной анизотропией магнитострикции. Знак ее во всех направлениях кристалла один и тот же, а изменяются только ход кривой и максимальная величина относительного изменения длины (- (при Н = Н в пределах

от -27 Ю- * до-54 Ю-**).

Для того чтобы понять, чем вызвана анизотропия магнитострикции, рассмотрим кристалл никеля. Как известно,

4 Зак. 2602. к. п. Белов.

никель имеет гранецентрированную кубическую решетку (рис. 18). Пусть каждый атом в этой решетке обладает некоторым магнитным моментом, т. е. представляет собой магнитный диполь. Если магнитное поле ориентирует все магнитные диполи вдоль ребра куба, то все атомы, которые.

лежат вдоль этого направления, будут друг к другу притягиваться, вследствие чего возникнет тенденция к укорочению всего кристалла в этом направлении. Изменим теперь направление магнитного поля и расположим диполи не вдоль ребра, а вдоль диагонали куба. Мы получим опять-таки цепочку магнитных диполей, которые снова стремятся * притянуться друг к другу. Однако здесь расстояние между ними будет уже другим, чем между диполями, располо-, женными вдоль ребра куба. Следовательно, притяжение между диполями во втором случае будет также иным. Таким образом, проводя расчеты взаимодействия всей совокупности атомов друг с другом, мы придем к выводу, что кристалл никеля должен сокращаться по-разному в зависимости от того, как мы его намагничиваем - вдоль ребра или вдоль диагонали куба.

Акулов установил общее соотношение, позволяющее вычислить линейную магнитострикцию в любом направлении ферромагнитного кристалла кубической симметрии, намагниченного до насыщения (закон анизотропии Акулова):

Рис. 18.

Здесь sSj и рр- - направляющие косинусы соответственнс векторов /g и направления измерения относительно ребер куба

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