Процеси намагнічування феромагнетика
Однієї з основних задач теорії феромагнетизму є пояснення технічної кривої намагнічування, тобто залежності намагніченості від напруженості магнітного поля. У результаті численних досліджень була встановлена така загальна картина процесу намагнічування феромагнетиків. При відсутності зовнішнього поля феромагнетик розбивається на домени таким чином, що його результуючий магнітний момент близький до нуля. Це схематично показано на рис. 6а, де зображені чотири домена однакові по об’єму, намагнічені до насичення з магнітним моментом Js/4, рівним чверті повного моменту усього магнетика в стані насичення. При включенні зовнішнього поля енергії окремих доменов стають неодинаковими: енергія менша для тих доменов, у яких вектор намагніченості утворить з напрямком поля гострий кут, і більше в тому випадку, якщо цей кут тупий. Тому виникає процес зсуву границь доменів, при якому об’єм доменів з меншої енергією зростає, а з більшою енергією зменшується (рис. 66). У дуже слабких полях ці зсуви границь оборотні і встигають за зміною поля. Початкова сприйнятливість феромагнетиков і область l кривої намагнічування (рис. 6, е) обумовлені процесами оборотного зсуву границь.
Рис. 6. Різні типи процесів намагнічування феромагнетика (схематично); а – б) зсув границь, г) обертання вектора намагніченості, д) область насичення
При збільшенні поля зсуви границь доменів стають необоротними. При достатній величині намагнічуючого поля, енергетично невигідні домены зникають зовсім (рис. 6в). Цьому відповідає область 2 кривої намагнічування (рис. 6е).
|
|
|
Якщо поле збільшується ще більше, то виникає новий тип процесу намагнічування, при якому змінюється напрямок магнітного моменту усередині домена (обертання вектора намагніченості, рис. 6г; цьому відповідає область 3 на рис. 6е).
Нарешті, у дуже сильному полі магнітні моменти всіх доменів установлюються паралельно полю. У цьому стані феромагнетик має найбільший, можливий при даній температурі магнітний момент, тобто намагнічений до насичення (рис. 6д).
Зазначені процеси намагнічування (за винятком зсуву границь у слабких полях) відбуваються з деякою затримкою, тобто зсув границь і поворот вектора намагніченості відстають від зміни поля, що приводить до появи гістерезиса.
Гістерезис може виникнути і з іншої причини. Ми говорили вище, що при наявності поля внаслідок зсуву границь доменів відбувається збільшення об’єму (тих доменів), що має меншу енергію. Однак може виявитися, що дана фаза при даному стані феромагнетика або даному напрямку поля не існує, і тому повинні виникнути і вирости малі області цієї фази або зародки перемагнічування. Такі зародки виникають не точно при тому значенні поля, при якому існування цієї фази робиться енергетично вигідним, а відбувається затримка росту зародків перемагнічування, що також приводить до появи гістерезиса. Це явище подібне перенасченню пари і переохолодженню рідини, тобто існуванню нестабільних фаз унаслідок затримки росту зародків стійкої фази. Якщо феромагнетик має мілкокристаллическую структуру, так що окремі його кристалики складаються усього з одного домена, то можливе одержання особливо великої коерцитивної сили.
|
|
|
Таким чином природа феромагнетизму цілком ясна. У феромагнітних речовин існують неспарені (відповідальні за феромагнетизм) електрони, спіни яких у порівняно великих областях орієнтуються в одному напрямку. Кожна з таких областей, або, як їх звичайно називають, доменів, намагнічена до насичення. Різні стани намагніченості усього зразка відрізняються взаємною орієнтацією векторів намагніченості окремих доменів: у розмагніченій речовині вони розташовані хаотично, а в. намагніченому спрямовані в одну сторону.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 144; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!