Borovik-ES-Eremenko-VV-Milner-AS-Lektsii-po-magnetizmu (1239152), страница 100
Текст из файла (страница 100)
К выгодности подобных ЦМД должно приводить также сильное магнитное поле в плоскости пленки (Н ) 4пЛХо). 483 2б.4. Динамика Чилиндрического,иагниглного домена Если же основной энергией, определяющей направление момента в базисной плоскости, является размагничивающая (и„ч), то выгодна такая конфигурация М в границе, при которой Жч М = 0 и Но, = = О. Примеры подобных доменов приведены на рисунках 26.5, б, е. Для доменов типов б и е намагниченность при обходе границы разворачивается на 360', или 2к радианов. Важно, что с энергетической точки зрения все равно, как происходит разворот — по часовой стрелке (рис. 26.5, е) или против нее (рис.
26.5, б). Однако домены типов б и е не тождественны они различаются, как, например, винты с правой и левой нарезкой. Иными словами, домены типов б и в могут бьнь правой и левой модификации. Для таких доменов уже можно представить себе возможность аномального поведения. Во всяком случае ясно, каким образом в структуре домена заложено различие правого и левого направлений.
Детальный анализ показал, что движение доменов под углом к чГН определяется именно указанным обстоятельством. Оказывается, величина отклонения домена выражается через Дгзо угол, на который разворачивается намагниченность при одном обходе вокруг границы ЦМД. В силу непрерывности намагниченности (26.20) гзр = 2кЯ, где Я = О, х1, х2,... — целое число. Доменам типа изображенного на рис. 26.5, а отвечает Ьр =- О, т. е. Я =- 0; а на рисунках 26.5, б, е Я = 1 и Я = — 1 соответственно. Со~ласно расчетам отклонение доменов можно описать, считая, что при Я ф 0 на ЦМД, кроме силы (26.18), действует так называемая гироскопическая сила Р„ которая описывается формулой Š— 4'ЛВ ( М,1 (26.21) где Мо — намагниченность пластинки вдали от ЦМД. Гироскопическая сила похожа на силу Лоренца, действующую на е, заряженную частицу в магнитном поле, Рл = — (тгН~. Сходными являс ются и формальные причины появления сил, пропорциональных скорости частицы; при отражении времени скорость меняет знак, а сила-- нет, поэтому выражения для Гл и Р, можно построить только в том случае, когда они будут содержать еще один вектор, меняющий знак при отражении времени, т.е.
Н для Рл и Мо для Р,. Важнейшую роль в описании динамики ЦМД играют блоховские линии. Легко видеть, что добавление блоховской линии в доменную границу ЦМД меняет бгэч на к или — х, в зависимости от знака линии. Поскольку гзчо †. — 2ггЯ, число блоховских линий в ЦМД обязательно должно быть четным. Добавление пар блоховских линий меняет Я. 16' 484 Ггь 2б Динамика магнитных доменов и их применение В частности, для ЦМД типа б связь величины Н и числа блоховских линий определяется формулой Н = 1 + п/2; при этом 2пЬ(п, + 2), 7 Если в ЦМД существуют две отрицательные блоховские линии, т.е, и =- -2, то Н =. 0 и Е, =- 0; при этом домен ведет себя как нормальный и двигается вдоль ~7Н.
Добавление блоховских линий в домен типа а приводит к появлению гхр: Н вЂ” — п(2, и к отклонению домена от направления '~Н при движении. В соответствии с развитой теорией ЦМД с различным числом блоховских линий должны отклоняться на некоторые дискретные углы сгп = поо. Однако в эксперименте отдельные домены не подчинялись этому правилу.
Отступление от правила было объяснено тем, что некоторые блоховские линии в домене могут содержать блоховскую точку. В результате олоховская линия содержит участки разного знака. В зависимости от соотношения Ье/6 длин этих участков блоховская 6,-6 линия вносит различный вклад в гги, причем гх = его и может Ь„м6 быть не кратным гхо. Соотношение Ьч и 6 меняется при перемещении блоховской точки вдоль линии. Это происходит, например, при наложении внешнего поля определенной ориентации. Зависимость сг от величины поля в плоскости пленки наблюдалась экспериментально. При некоторых способах создания ЦМД в них образуется значительное число блоховских линий (и 100).
Последние могут также зарождаться в ЦМД при движении с большой скоростью или в сильном импульсном поле. Как уже отмечалось, ЦМД оп » 1 называются жесткими и имеют необычные статические свойства (например, большее поле коллапса). Однако еще более экзотическими являются динамические свойства жестких ЦМД. При и » 1 действуюцгая на них гироскопическая сила очень велика, и они двигаются почти перпендикулярно приложенной силе г1Н. Ясно, что возникновение жестких ЦМД может помешать работе некоторых ЦМД-устройств.
С возникновением аномальных ЦМД можно бороться, например, прикладывая сильное поле в плоскости пленки или обрабатывая ее поверхность пучком ионов (ионная имплантация). За счет такой обработки меняется характер магнитной анизотропии вблизи поверхности, что приводит к подавлению блоховских линий. С другой стороны, обсуждаются схемы записи информации, основанные на возможности существования ЦМД в состояниях с различным значением хй В любом случае наличие аномальной динамики является одним из самых неожиданных и удивительных свойств ЦМД.
Глава 27 ПРИМЕНЕНИЕ МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ ф 27.1. Запись информации в магнитофоне Ранее кратко упоминалось об использовании магнитных материалов в качестве постоянных магнитов и составных частей магнитных цепей в трансформаторах, генераторах и электромоторах. Теперь мы рассмотрим применение магнитных материалов как базовых элементов для записи, хранения и воспроизведения информации.
Приведем в качестве примера (схематично) работу такого широко распространенного в технике и в быту устройства, как магнитофон. Магнитофон имеет два функциональных свойства: запись и воспроизведение информации в виде звуковых волн или электрических сигналов. Звуковые сигналы в микрофоне преобразуются в электрические, усиливаются и в виде переменного по амплитуде и частоте тока подаются на записывающую головку, которая представляет собой электромагнит специального вида.
Ток возбуждает в зазоре головки переменное магнитное поле, которое действует на магнитную пленку, движущуюся с постоянной скоростью мимо зазора. Под действием магнитного поля пленка перемагничивается. Намагниченность пленки, которая при этом формируется, пропорциональна магнитному полю, действующему иа данный участок пленки в тот момент времени, когда он проходит мимо зазора записывающей головки. Таким образом, при протягивании пленки мимо зазора записывающей головки на ней создается «магнитный рисунок», соответствующий тем звуковым сигналам, которые принимает микрофон.
Для качественной записи необходимо, очевидно, чтобы время перемагничивания пленки было в несколько раз меньше времени воздействия на нее магнитного поля, а зависимость намагничивания от поля являлась линейной. Указанными свойствами обладают магннтомягкие материалы. Для того чтобы предотвратить искажение информации во время хранения магнитной пленки, т.е. изменение магнитного рисунка, материал пленки должен быть магнитожестким.Мы видим, что различные функции, которые должна выполнять магнитная пленка, «предьявляют» противоположные требования к ее материалу. Поэтому оптимизация свойств пленки представляет собой сложную техническую задачу. 486 Гл 27 Применение магнитны материалов В качестве материалов для магнитофонных пленок используют окисел железа (РезОз) или двуокись хрома (СгаОз).
Воспроизведение информации осуществляется за счет возбуждения переменного тока в катушке индуктнвности головки воспроизведения. (Часто для записи и воспроизведения используют одну и ту же катушку.) Действие головки воспроизведения основано на законе индукции Фарадея, а именно, на том, что переменное магнитное поле создает в электрическом контуре переменную электродвижущую силу. Переменное же магнитное поле создается за счет движения пленки с магнитным рисунком мимо зазора катушки индуктивности головки воспроизведения. Величина возникающей ЭДС мала, поэтому сигнал усиливается. Затем он подается на выход магнитофона.
Наконец, в громкоговорителе сигналы переменного электрического тока преобразуются в звуковые сигналы. Качество воспроизведения определяется качеством записи, чувствительностью катушки индуктивности, а также величиной и устойчивостью скорости протяжки магнитной ленты. Предельная скорость определяется характерным временем воспроизводства информации, неустойчивость в скорости приводит к искажению звука. На примере работы магнитофона мы постарались продемонстрировать, что создание современного устройства для записи, хранения и воспроизводства информации предъявляет сложные требования к магнитным материалам и, несомненно, предполагает наличие у инженеров-исследователей, работающих в области новой техники, глубоких знаний широкого спектра физических закономерностей -- от атомных до электродинамических.
ф 27.2. Запись информации на ЦМД Рассмотрим применение магнитных материалов в элементах памяти современных электронно-вычислительных машин. Информация в этом случае записывается в двоичной системе исчисления, причем в качестве нуля и единицы фигурируют два магнитные состояния вещества. Как правило здесь используются магнитные материалы с практически прямоугольной петлей гистерезиса, поскольку это способствует повышению качества записи и считывания, хотя и требует при записи определенного уровня мощности для преодоления коэрцитивной силы. Запоминающие устройства можно разделить на два больших класса— динамические и статические.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
