Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 3 (3-е изд., 1988) (1152098), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Увеличение наприженносги магнитного поля заставляет доменные границы перемещаться на большие расстояния. Многие из них преодолевают потенциальные барьеры и переходят в соседние энергетические минимумы. Процесс намагничивания идет более интенсивно, чем на начальном участке, кривая намагничивания идет круче (участок сильного роста индукции В). Процессы, характерные для эгей области полей, происходят необратимо, т. е.при снятии внешнего поля магнитное состояние не возвращается к исходному, поэтому его называют процессом необратимого смещения доменных границ (область И).
Этот участок кривой намагничивания характеризуется ростом магнитной проницаемости вплоть до ее максимального значения и,» К концу этого участка границы доменов исчезают н материал превращаетсн в один домен с направлением вектора намагниченности, совпадающим с направлением легкого намагничивании, составляющим наименьший угол с направлением внешнего поля» Дальнейшее увеличейие напряженности поля вызывает постепенный поворот вектора намагниченности к направлению внешнего поля. Этот процесс называется процессом вращения лектора намагкичекногти и может происходить как обратимо, так и необратимо (область !И). Материал переходит в состонние техничесного насыщения (В -«- В„).
Поснольку иа этом участке при увеличении напряженнпсти полн нндукция меняется слабо, магнитная проницаемость уменьшается. Если працолжать увеличивать напряженность поля, наблюдается парапроцесс, сопровождающийся слабым ростом индукции (область !г'). Рассмотренное представление о ходе кривой намагничивания является упрощенным. В действительности различные виды процессов намагничивания перекрывают друг друга Если теперь уменьшить напряженность внешнего поля до нуля, то индукция не падает до нуля, а булет равна некоторому значению — остаточная ннлукцня. Для того чтобы полностью размагнитить материал, т.
е.добиться состоя- нин, при котором В=О, необходимо приложить некоторое магнитное поле, направленное противоположно первоначальному и имеющее напряженность И„называемую коэрцигиакой силой. При намагничивании ферро- и ферримагнитного материала изменяющимся по направлению магнитным полем зависимость В=[(Н) имеет форму замкнутой кривой, которая называется петлей гистереэига Площадь петли гистерезиса с учетом соответствующих мас1птабов определяет потери энергии. Теория, рассматривающая процессы, обусловливающие петлю гистерезнса„учитывает, в первую очерель, природу коэрцитивной силы Н„поскольку для разных веществ и материалов И, меняется е сотни тысяч и миллионы раз, а такой параметр петли гистерезиса, как остаточная индукция В„ — всего в несколько (ие более чем е десять) рзз.
Причинами гисгерезиса в основном являютсн необратимые процессы смещения доменных границ н вращения вен~оров намагниченности. Коэрцитивная сила определяется тем наибольшим энергетическим барьером, который надо преодолеть в процессе размагничивания образца. Для материалов с малым значением И, характерны гомогенность структуры, незначительные магнитная анизотроаин и магнитострикция, отсутствие механических напряжений, немагнитных включений, дефектов и т. л. Прн нарушении этих условий Н„ как правило, возрастает.
Для создания материалов с большими значениями Н, особое значение имеет образование однодоменных структур, дли которых намагничивание определяется в основном процессами вращения, что требует очень больших намагничивающнх (и размагничивающих) полей. Намагничивание слабыми переменными магнитными полями осуществляется в основном процесснми смещения доменных границ. При этом границы совершают малые колебания около положения равновесия в своих энергетнческнк минимумах.
Движущаяся доменная граница характеризуется эффективной массой т»«м10 'ь г/см', затуханием, определяемым коэффициентом затухания р и ноэффнциентом квазиупругой силы а, который определяет связь границы доменов с положением равновесия. Уравнение движения доменной границы единичной площади вдоль координаты х под действием переменного поля напряженностью Н е'"' может быть записано следующим образом: ь дгх дх т* — т- +(1 — +ах=СМ,Н ен", (1.13) д1 гИ где С вЂ” коэффициент, определяемый типом 12 [рвал. 1) Общие сведения о магнитных материалах доменной границы;М„ — намагниченность насыщенна.
Решение этого уравнения для магнитной проницаемости: -(;;)' ~ -©7.(=-,)' (1.!4) юо "Г -(=Л' (: —,)' где ыо= !/а/т — частота собственных колебаний доменной границы; ы,=и/й — частота релаксации. Таким образом, с ростом частсггы переменного поля магнитная проницаемость изменнетси по резонансному (если ыо(ы,) илн релансациониому (ы,~но) законам. Значения мо, ы, и их соотношение определяются параметрами ломенных границ лц й, а, которые, в свою очерель, тесно связаны с основными параметрами материала: намагниченностью насыщения М„ константой зннзатропии К, коэффициентом магннтострикции Л„ температурой Кюри Ок.
Диапазон частот, в котором магнитная проницаемость не зависит ат частоты, для различных материалов существенно различается и может изменяться ат сотен герц по десятков мегагерц. Обычно чем выше р„, тем при более низких частотах начинает сказываться ее частотная зависимость. В материалах, обладающих низкими удельными сопротивлениями (металлические ферромагнетики), в переменных полях могут возникать вихревые токи, которые приводят к уменьшению глубины проникновения поля в образец, уменьшению индукции и магнитной проницаемости. увеличению потерь (потери на вихревые токи). С ростом частоты влияние вихревых токов сильно увеличивается, что ограничивает частотный диапазон применения металлических феррамагнетиков. На характеристики феррнмагнетиков (ферритов) вихревые таки не оказывают влияния.
При увеличении температуры значения основнык параметров материалов (М„ К, Л,) уменьшаются. Это приводит к тому, что магнитная проницаемость увеличивается, кроме некоторых специализированных материалов, и имеет характерный максимум нблизи температуры Кюри Ок из-за «облегчения» процессов намагничивания; значения В„ В,, И, уменьшаются. Электрическая проводимость кристаллических металлических ферромагнетиков выса- ка, как и у обычных металлов. Удельное сопротивление р зависит от состава материала и изменяется от 0,1 10 ' до 0«Ы10 ' Ом м. Аморфные ферромагнетини имеют удельное сопротивление в 2,5...3 раза больше, чем кристаллические.
Отличительной особенностью ферритов (ферримагнетиков] является чрезвычайно широкий диапазон изменения удельного сопротивления в заннсимости от состава (ров!0 '...10" Ом.м) Таким образом, самое пизнав сопротивление феррита все же на трн порядна выше самого высокого сопротивления металлических ферромагнетиков. Это обусловливает использование ферритов в диапазонах ВЧ и СВЧ. По характеру электропроводности ферриты относятся к полупроводникам,т. е. с ростом температуры их проводимость увеличивается. Замечено, что проводимость ферритов сильно возрастает, если в эквивалентных кристаллографичесних позициях расположены разновалентные ионы одного и того же элемента.
В связи с этим механизм элентрапроволности принято трантоаать как «прыжковую электропроволиость» или «абмен валентностямн». при катором происходит перескок электронов ат иона с меньшей валентиостью к иону с большей валентностью. Обычно, если в феррите наряду с ионами Ре'+ солержатси ионы Ге'+, проводимость достаточно высока, а энергия активации проводимости составляет несколько десятых электрон-вольт. Предполагается, что процесс электропроводности в этом случае осуществляется по следующей схеме: Ее»+ + Гео+чь Ге»+ + Ге»+.
С ростом температуры частота перескоков электронов увеличивается, т. е. в отличие от ванного механизма злектропроводности подвижность носителей заряда увеличивается поэкспоненциальному закону, а их концентрация остается неизменной. Уменьшение концентрации ионов Ге'+ в феррате приводит к резному росту удельного сопротивления. Электропроводносгь может осуществлять' ся при наличии разновалентных ионов марганца, никеля, кобальта и др. Содержание разновалентных ионов зависит от состава материала и условий его синтеза.
В поликристаллических феррнтах (особенна обладающих высокой магнитной проницаемостью) могут наблюдаться аномально высокие значения диэлектрической проницаемости е, достигающие на низких частотах значений 10' и выше. Это связано с большей степенью окисления тонких поверхностных своев кристаллитов по сравнению с их внутренними областями. Удельное сопротивление поверхностных слави значительно выше, чем внутренних областей и при приложении электрического поля может наблюлаться так называемая миграционная поляризацна. (равд. !) Общие сведения о магнигньж материалах Таблица !.8.
Перевод единиц измерений мвгннтных величин иэ снстемы СГСМ в Международную систему еднннц (СИ) Множитель лля перевода едвннц из СГСМ в СИ Уравнение связи Еднивца Величина в нерацноналнэо- ванной форме в рационализо- ванной форме С1 СМ СИ 10-8 10 Вб Тл г!Ф = — егй В =Ф/5 Мкс Гс 10'/4я 4я. 1О Н = !/(2п/!г) р =Вс/Н Н =2!/й р=) А/м Гн/м р=В/(р Н) р=В/Н 10 3 10' А. м' А/м р,=!5 М вЂ” р./У р,=!5 М=р,/Р Гс 1О ' 4я В~=)юМ к=М/Н В,=4пМ н=М/Н Тл Магнитный поток Магнитная яндукция Напряженность магнитного поля Магнитная постоянная Магнитная проницаемость (относительная) Магнитный момент элементарного тока Намагниченность Внутренняя магнитная индукции Магнитная восприимчивость С ростом частоты электрического поля лнэлектрическая прОницаемосгь уменыпается.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
