|
| |
|
Слаботочка Книги цессу намагничивания. 1. В слабых магнитных полях и полях, где кривая намагниченности идет круто, происходит перекидывание моментов отдельных областей в направления легкого намагничения, ближай-ише к направлению поля. Здесь происходит как бы рост областей с энергетически выгодным направлением момента по отношению к полю за счет сосед- flapanpmect  Рис. 8. Схематический ход кривой намагниченности ферромагнетика. них областей с менее выгодным направлением момента. В настоящее время установлено, что механизм этого процесса состоит в смещении границ между областями самопроизвольной намагниченности, поэтому мы будем его называть процессом смещения границ i). 2. В более сильных полях за смещением границ следует процесс поворота моментов областей самопроизвольной намагниченности к направлению поля (процесс вращения). По мере приближения к направлению поля этот поворот моментов становится все более затруднительным. При полном совпадении моментов областей с направлением поля получаем так называемое техническое насыщение. Поскольку все моменты областей полностью ориентированы по полю, то величина технического насыщения равна величине самопроизвольной намагниченности 1. Поле Я, при котором достигается техническое насыщение /g, называется полем насыщения. ) В литературе процесс смещения называют также инверсией , 3 Зак. 2602. к. п. Белов. исходит перераспределение магнитных моментов областей, в результате чего намагниченность всего тела в целом возрастает. Этот рост намагниченности в функции поля носит весьма сложный характер. На рис. 8 показан схематический ход кривой намагниченности, который типичен для большинства ферромагнетиков. На этой кривой мы можем выделить три участка, каждый из которых соответствует определенному, характерному для него, про- Направления легкого нашгиич  3. Наконец, последний этап намагничивания, происходящий в полях выше технического насыщения, называется парапро-цессом, или истинным намагничиванием. Он состоит в том, что величина 4 увеличивается за счет ориентации спиновых моментов отдельных электронов, находящихся внутри областей самопроизвольной намагниченности. Вследствие дезорганизующего действия теплового движения эти моменты оставались неповернутыми в направлении результирующего момента области. На этом этапе техническое насыщение стремится к абсолютному насыщению Iq, т. е. к величине намагниченности, которую имел бы ферромагнетик при абсолютном нуле. Парапроцесс, однако, в большинстве случаев дает весьма малый прирост намагниченности, поэтому практически весь ход кривой намагниченности определяется двумя первыми процессами (техническое намагничивание). Весь процесс намагничивания ферромагнетика можно наглядно представить следующей схемой. На рис. 9, а стрелками показано схема тическое расположение магнитных моментов областей в ферромагнитном кристалле. При отсутствии внешнего магнитного поля (Я = 0) моменты областей ориентируются по осям легкого намагничения при этом так, чтобы магнитная энергия всего кристалла равнялась минимуму (области образуют замкнутые конфигурации). При помещении кристалла в слабое поле каждая область стремится ориентировать свой момент в направлении легкого намагничения, энергетически более выгодно расположенном к направлению поля. Как видно из рис. 9, б, в таком положении находится верхняя область; объем ее будет расти за счет своих невыгодно расположен-цых областей. Этот рост будет происходить за счет смещения  Рис. 9. Схема процесса намагничивания ферромагнетика. границ верхней области вниз с поглощением соседних областей. При некотором значении магнитного поля кристалл, наконец, будет состоять из одной области самопроизвольной намагниченности с моментом 1. С этого момента поле начинает поворачивать вектор 4 (рис. 9, б) все ближе и ближе к направлению Н, до полного с ним совпадения (техническое насыщение - рис. 9, г). При дальнейшем увеличении поля момент 4 не меняет своего направления, однако будет изменяться его абсолютная величина за счет парапроцесса (рис. 9,д). Описанная схема относится к идеальному случаю. В действительности в реальных материалах дело обстоит гораздо сложнее. Процессы смещения границ, вращения и парапроцесс накладываются друг на друга и характер их проявления в сильной степени зависит от структурных особенностей ферромагнетика. Исторически дело сложилось так, что раньше всего был вскрыт механизм процесса вращения и объяснены участки кривых намагниченности, соответствующие этому процессу. Заслуга в этом принадлежит Акулову [13]. Он впервые произвел расчет кривых намагниченности ферромагнитных кристаллов кубической симметрии. Исходным соотношением для расчета явилась формула для энергии естественной анизотропии кристалла [формула (8)]. Полная энергия намагниченного кристалла в магнитном поле Н равна t/=t/ -Я4соз<р, где первый член справа есть энергия естественной анизотропии, второй - энергия магнитного поля и ф - угол между 4 н Н. Равновесное значение ф для данной напряженности поля находится из условия Это условие приводит к соотношению между со и Я, из которого легко определяется намагниченность как функции Я и констант анизотропии. На рис. 10 в качестве примера даны кривые намагниченности кристалла Fe. Они показывают, что намагничивание вдоль оси [100] (ребро куба) происходит легче, чем, например, вдоль [111] (пространствен- запчасти на компрессор новосибирск. 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 |