Домены встречаются с полем

Прежде всего, нас интересует, как это отразится на магнитном поведении ферромагнетика при различных приложенных полях. Для такого опыта удобно воспользоваться железным кольцом (тором), снабженным двумя обмотками. В этом случае в железе создается практически однородное магнитное поле. Измеряя напряжение, индуцированное в одной из обмоток, мы можем определить изменение магнитного потока Ф и, следовательно, магнитное поле В внутри железа. Ток, протекающий в другой обмотке, определяет напряженность Н, которую мы примем за независимую переменную. Если нам известны В и Н, мы всегда можем вычислить М.

При Н = О намагниченность М тоже равна нулю. В отсутствие внешнего магнитного поля домены ориентируются так, что суммарный магнитный момент ферромагнетика в целом равен нулю. При наложении магнитного поля ферромагнетик намагничивается, приобретая отличный от нуля магнитный момент. С увеличением поля намагниченность растет сначала медленно (в слабых полях), а затем начинается быстрый рост и намагниченность увеличивается в десятки раз. Далее рост намагниченности снова замедляется, и в достаточно сильных полях наступает так называемое техническое насыщение. Намагничивание до технического насыщения называется техническим намагничиванием. При этом числовые характеристики технической кривой намагниченности существенно зависят от размеров и состояния образца, от его обработки при изготовлении. Этим пользуются в технике для создания магнитов с определенными свойствами.

Если после достижения технического намагничивания продолжать увеличивать магнитное поле, то, как показывает опыт, намагниченность хотя и медленно, но все-таки будет возрастать, причем почти линейно с полем. Это изменение намагниченности называют парапроцессом, подчеркивая тем самым аналогию с линейной зависимостью от поля намагниченности парамагнетика.

Исходя из представлений о доменной структуре ферромагнетиков, можно объяснить все особенности их намагничивания.

При включении слабого внешнего магнитного поля всегда найдется множество доменов, у которых направление магнитного момента либо совпадает, либо близко к направлению внешнего поля. Эти домены будут иметь меньшую энергию, чем домены с моментами, направленными против поля или как-нибудь иначе. Поэтому энергетически выгодно, если магнитные моменты «неблагоприятно» ориентированных доменов изменят свое направление и присоединятся к тем, энергия которых минимальна. В результате «благоприятно» ориентированные домены начинают расти. Иными словами, домены с магнитным моментом, направленным по полю (или близко к полю), «поедают» домены, ориентированные менее выгодно. Это приводит к изменению распределения намагниченности и тем самым к перемещению доменной стенки (границы), а в результате — к появлению намагниченности тела. До тех пор пока поле остается очень малым, этот рост обратим; если мы уберем поле, намагниченность снова станет равна нулю. Дальнейший рост магнитного поля приводит к дальнейшему перемещению границ доменов и к непрерывному возрастанию намагниченности. Наконец, при некотором значении магнитного поля «невыгодные» домены почти исчезают и рост намагниченности замедляется. Таким образом, область, в которой происходит наиболее быстрое изменение намагниченности, соответствует смещению доменных границ.

Надо сказать, что движение доменной стенки оказывается отнюдь не плавным: стенка движется скачками, то и дело наталкиваясь на своем пути с дефектами кристалла.

Если далее увеличивать поле, то магнитные моменты начнут поворачиваться в направлении к полю и, наконец, совпадут с ним. Здесь процесс намагничивания будет протекать значительно медленнее, чем в случае смещения границ, и рост кривой намагничивания замедляется. Когда в результате вращения все магнитные моменты выстраиваются по полю, намагниченность достигает технического насыщения. Совокупность этих двух процессов намагничивания — процесса смещения границ и процесса вращения — и составляет процесс технического намагничивания ферромагнетика. Дальнейший рост намагниченности с полем (парапроцесс) — результат ориентации по полю тех спиновых магнитных моментов, которые вследствие теплового движения и других причин случайно были направлены против поля. Это увеличение намагниченности весьма мало и практического значения в технике не имеет.

Отдохните всей семьи не сходя с дивана с самым позитивным порталом развлечений Monstrik.net

Смотрите также: Любимый женский сайт.



Comments are closed.