М.И. Каганов, В.М. Цукерник - Природа магнетизма (1119321), страница 24
Текст из файла (страница 24)
РЗЙ 17) ") 11охожис рассуястеи?ся ыы уже привалили в й 3 этои Г? авы, 1 Лл?~ этОГО ив Го иаати ыл о и соа риз выиисаииых уравие ииа и иоьстаеита в тою.",ес?ао ып' Й+ ОГ?55 д — 1, 122 :-йа кряВая называется сктрОидОО, -Гак как скоси фырхььь)ь нацомикаст звезду (аь1ииь — 11О-грсческьь звсз:ьз). 5(стрсььда (рис.
43) делит клоскосгь Н» П» яа две часьи. 15 какой же из кцх есть метасгабяльиые состььььь ю, а ь какоьь их кет? Иа этот Воийос легко Откетнтчи Расььматривая очень бо»ьььыььс мжккткые иьля гформалько кри 11 — ь- ео), когда экергцея анизотроьцьи воиросту можно иреиебречь. 1) этом случае т'а =. да (б) имеет одев миицмум, к< гда вектор «А' Оаралль:лек веььтору гт, т е, црк 115 б .=. 15,1(5, -- кьькеькые метастабилькые состояпця невозможны. Следовать»льььо, если П, и И» «каходяаия» вне аьльрыьды — »ьстцасоьабалояоьт СОС»ЛОЯКйй КСВЬ, ьтла ВЮ5551РΠ— ЬЬС55!ЖЛИХОальнь5с соь'515555151! я Отьак 11з соображекцй симметрии гьс1»О, что ирк Ут' =.= О, а также кри Н» = О, й» к" )).»Г кривая йа = аа (6) аз.сттп два жака»аь» а оь)155ьтькоьаоь( алйбикьь ").
бтерро«жгькьтик выбирает одно нз двух состояний, «(ьуководь тв) ясь» соображекььямк, о которьж мы расскажем в слсзуьецвем гьараглафе Повторим вывод, к которому мы гьриькли: 51ри «симметрично» ириложенном слабом магнитном поле (т. е. ярк иоле, перпендикулярном к оси аничотропнц и мекыцем 1)»5)Г) стабильное и метастабильное состояния становятся неразличимыми, а соответствуьощьте нм направления вектора намагнььченности — одинаково выь одкыми. В частности, если г) ==- О, магкцтному моменту Одинаково выгодно быть направленным в любуьо сторону ио оси акькьотропььи, только бы ке отктьоккться от нее. Какое же из этих двух направлений будет выбрано в действтттелььностьт" Ясно, что выбор связан с чем-то, нами ерде неучтенным. П)'сть Вдоль оси аььизотроккк было ирььлоькено магю1пьое поле — даже сколь уггьдио слабое.
11ацравленце ью Колю, коиечяо, более выгодно, чем противоколожкое— хгагиитный момент выберет его. А тецерь яосгевекко (бесььонечно медленно '»)) уберем поле. Состояния скротн') Зада»а, Проверьте вто уеверждекке. ') о«скок«о о мехлевко, чтобь» ке «ветр»хв»ть»»»в»вите«в ьрк»тои ов может р»»ывгвктььтьея (ем, веже), воположно иаправленнымп магнитными моментами, хотя и имеют одпнаковук~ энергию, но отделены энергетическим барьером, величина которого определяется энер-" гией анизотроппи. После исчезновении поля нами пн- '- чснность может н не преодолеть этот барьер. Тогда маг- ,' нитный люмент тела сохранит направление, заданное-:,.'; магнптным полем. Так возникает состояние, в котором, ферромагнетик обладает спонтанной намагнпт~енпостью,-- конечно, прн температуре ниже температуры Кюри. И все же это законсервировавшееся намагниченное .
состояние, несмотря на его несомненную энергетическую выгодность, метастабильно, а не стабильно. Гсть состоя- ' ние с более низкой энергией. Действительно, всякий образец ограничен. Будучи намагниченным, он служит .' источником магнитного поля в окружающем пространстве. Но магнитное поле обладает положительной энергией, плотность которой (т. е. энергия, приходящаяся на единицу объема) равна На ьь (ЗПВ) Это выражение мы не взяли «с потолка».
Оно следует ич уравнений Максвелла. При расчете энергии ферромагнетика энергию магнитного поля мы вовсе не учитывалп, а ведь полная энергия магнитного поля может быль очень большой. Например, в случае бесконечнол намагниченной пластины (рис. 44, а) она бесконечна, так как магнитное поле простирается до бесконечности, причем напряженность его не уменьшается с расстоянием а), а равна 4яел' (см. стр. 69). Приходится сделать вывод, что то намаппзченное сосзоянне. которое мы рассмотрелн (и считали энергетически наиболее вьшодным), в действитт»явности обладает очень болыцой энергией. Как же помочь делу, как уменыппь полную энергию? На первый взгляд следует отказаться от орнщпации магнитного момента вдоль оси анизотрогши, а расположить момент перпендикулярности к осп. !)ри этом мы «проиграем» в ю»ергпи аннзотрошчи, но„казалось бы, попилим знер1ню»»агина»то~о ~юля.
Это — плохой путь. ») Здесь слово «бесконечная» по отпотенпю к властные надо поннсн1ть условно: даа ее размера чначнтелыю больше третье~о, В дед«тяп»ел»ности, когда пластав» конечна, магннтное поле убмваст — па расстоя1ппь больыом по сравнепнго с размером пла- стнпьь )(аждая пластина ограничена со Всех сторон, Из .не всегда 1«вытекают» мап>птиые силовые липин и заполпщот пространство вокргл пластины. Свергни магнит ного поля по-прсжне»>у будет Очень большОй и «ирв >ггрыпп> в энермш анизотронш не кохщеисируется. Анализ показывает, что отказь>виться (во всяком случае ,~ 6~1~(' КШ:>1>1Л /1й!! ~0 Рнс.
44. Магнитное поле аоаруг феррони»нитной пластины: а) пла- стина нанагничеаа однородно; б) пластина раабнта на домены. полностью) от преимуществ„обеспечиваемых минимальпостью энергии аннзотропии, нельзя. Ко можно воспользоваться тем, что имеется эквивалентность обоих направлений намаппаченности вдоль осп анизотропни. разобьем пластину на одинаковые чередующиеся области.
В пределах каждой области вектор намагяичепиоств пусть имеет одно и то же направление вдоль оси, но в соседних областях -- противоположные направления, так что в целом тело размап>ичено. Зги области называются областями спонтанного намагпиченпя, или дол>гнали (рис. 44, 6). Из рисунка видно, что силовые линии, выходя из одного дамена, входят в соседний. Таким образом, «рассеяние» силовых линий весьма незначительно, т. е.
магнитное поле достаточно быстро убывает при удалении от поверхности (оно существенно па расстоянии порядка размеров домена). Энергия магнитного поля сап вокруг пластины, разбитой па домены, конещю, значительно меньше энсрпш 125 намагннченпой пластнны. По порядку Величпнп ГДЕ Г) — 1ОЛГЦИБа ДОМЕЯа, а з — ПЛОГЦаДЬ Глает ИНЫ, ранняя ьз.
Это, конечно, пе точное Выраженне - — чнслен- ньа.' мполо!телп мы Опустнлн, КОтя Онн моГут оказаться сг!Н1оз!ь не близкнмн к едннппс (так, В формуле (3.)о) чнсленныймнож1пель равен (оп)-' =' ) 125). Все Грорз1ул11 этого параграфа поэтому носят качественнып характер. Белил!на энерпн! Магнитной аннзотропнп размагнн- че!и!ой пт!асгнны такая же„как у намагниченной. !)о- хоже, что феррозеагнетнку дшгстВительно ВМГОдно раз- биваться па домены. Немедленно Возникает вопрос: иа сколы!о доменов должна разбпться ферромагннтная пла- Стняа? !..
ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ЭНЕРГИИ МатннтБОГО ПОЛЯ, оя!и больше число даменов, тем лунце, так как с ростом числа доменов пх размер уменьшается, и магнптные си- ловые линии Все более плотно «прпжпмак1тся» к пластн- не -- поле быстрее убывает г!рн удалении от пласт!и!ы, а энергия ма!нитного поля уменыпается ~сз!. (3.1!))). «1то же ь!Спиает «нзмельчени1о» До»генон? Еазалос! бы, энергия ма!нитной аннзотропн!! прн л!Обом разбненпи одна и та же. С другой стороны, экспернмент с несом- ненностью показына~т, что домены Имат Вполпе Опре- дсзк пньге мак)и!скопи*!Сские. разме)1Ы, знн1гсягцпе. От фОр- $ мь! п размеров образца.
Для того чтобы саестп концы с кояцами, Баде вн!Мш- тсльпее отнеспгсь к Г)таннце между двумя домепамп. ?Ц11, н!. задУтмызаясзм )1асполагалп магпнтные момшпьг в соседннх до»!снах навстречу друг другу, забь!В, мо это «преступление» с точкн зрення СтбмснпОГО Взашн1- дейстапя (3.8'), соГласно кото)1ОМ~ Обменная И1ерм!я И1пшмальна, БОГда сосед1нге спппы Параллельны, и мак" снмальна )!), кОГда Огн! антн1и)1аллелы!ы.
А Ведь Обмен" 1юс Взапмодейстпне — самое глапное Бз взапмодейстянй... р!так, ясно: соседство антппараллельнь;х сшгноя за- Ве!ГГМ10 БеаыГодпо. Днал1и показыаает, что !переход От одно!о напраалекпя магвпного момента к протппопо- ложному п)1оисходнт Г!Остспш!БО '): на расстоянни ") Дна»из оеноизн на зы !ис!!ен!н! такого распределении на- на!Гнинеииоети, котоное оопадает иа!Ыеиыиси »перс!мя, опоено прп 1езоаин„нзто ваа:и! о! е!!ап!!цы напппные моменты иат!разаены в гротпвопоножзые стороны, 126 порядка б =- а ~ЛффеФ)нт ~ де и — мгжатОмкос расстОянне, Вс'ктор намаГпкчтшности гюзорачивается па )ОО" в шчоскосты„паралчельной грана:„е между доиенамк ~рпс. 45).
Вместо резкой (геометрической) границы между домснамп при этом образует'ся ггерсходной слой кО- ш:чпОЙ толщины — исчто Вроде стенки. т ак и ГОВО 3 рят: доисняая сшенка. )се > структура такова, что позВолнет с наименьшим ВРО- : ь,с -ЭтфРф$$ 1грык;ем энергии персйтн ш одного домена к другому ~чем больше обмен н а я энергия, тем доменная степин толгце, чем болыие энер- Рнс, нз. Доменная стенка. магп1я аннзотрогк1и тесн нитньм момент ойй яоаопачнна- ется, оставаясь яяраллельиым СтСНКа тОНЬП!Е). Зиагщс ялосиос|а, разнял~пещей доме- распределения магнитного ны. Пдаля ог доменноя стенин момента дает Возможность магнитные моменты оасооложе- ВЫЧттСЧНТЬ ЭНЕРтГН1О СВЯ ам аДОЛЬ ССН аииастРОЯИИ-- аятипафяя.тслся о дйтг друсу. Ванную с появлением одной доменной стенки. Она приблизительно равна *) Л.—. еттаб па сма степки.
Вычислив зту энергию, можно забыть о структуре доменной стенки, опять счктать ее резкой границей, наличие которой, однако, связано сдополпительпоя энергией ст. Й4ы ниже Обсудим, когда такои подход правилен. Теперь Видно, что мешает дробленшо ферромагкетика на слишком мелкие домены: появление киных доменов уаеличииает поверхностную энергию доменных границ и ограничивает дробление. Для того чтобы Вычислить Величину отдельного дол~сна сс, заптгшеы экерпно размагкиченной ферромагнитной пластины.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
