Borovik-ES-Eremenko-VV-Milner-AS-Lektsii-po-magnetizmu (1239152), страница 31
Текст из файла (страница 31)
На рис. 11.6 показаны зависимости магнитострнкции монокристаллов никеля от напряжения магнитного поля для трех его главных кристаллографических направлений. Для всех направлений магннтострнкцня у никеля отрицательна. !54 Гл 11 44игиимострикция Если известны величины магнитострикции насыщения для главных кристаллографических направлений, то по формуле (10.17) можно рассчитать продольную магнитострикцию насыщения для любых других (ооц (оп) (о!о) (о!П (ооц Х- 10' 50 направлений. На рис.
11.7 приведены значения магнитострикции насыщения монокристалла никеля для различных направлений в плоскости (100). Сплошной линией нанесена теоретическая кривая, а крестиками — экспериментальные данные. Совпадение вполне удовлетворительное. Пользуясь уравнением (11.3), по -40 0 80 60 90 !20 150 <р х !о' 20 16 1О -1Π— 20 — 40 0 4 8 12 !6 20 (в — 0), !о' гс 20 50 70 90 Содержание~ЧЕ',"' Рис 11.8 Магнитострикция моно- кристаллов сплавов !ге- Ч! Рис. 1!.9.
Зависимость магнитострикции от намагниченности: 1 — пермаллой 45; 2— Ре; 8 — 2!! экспериментальным значениям магнитострикции в направлениях (100) и [11!] можно рассчитывать магнитострикцию поликристалла. Сравним экспериментальные результаты с теоретическими. Для никеля измеренные значения магнитострикции составляют Л!оо = — 46 . 10 з и Л!ы = — 25 . 10 в, откуда для поликристалла Л = — 34 10 в. Теоретическое же значение, согласно уравнению (!1.3), равно Л = — 33,4 10 ~.
Для железа экспериментальные значениЯ составлЯют Л!оо = +19 10 ь, Л!1! = — 18,8 . 1О' в, откУда Л = = †4 . 10 з. Теоретическое значение Л = — 3,6 10 в. Совпадение вполне удовлетворительное. 155 На рис. 11.8 приведены кривые магнитострикции монокристаллов сплавов Ве — Х!. Как видно из рисунка, при содержании никеля 80 —: 85",'е величина магнитострикции вдоль всех основных кристаллографических направлений становится равной нулю. На рис. 11.9 даны зависимости величины магнитострикции от намагниченности поликристаллических образцов 45-процентного пермаллоя, железа и никеля.
На рис. 11,10 представлена зависимость магнитострикции поликристаллов сплавов ге — Н! от их состава. х !О' 4 О -15 -5 О 5 !5 й. 1О' Гс О 20 40 60 80 !ОО Содержание М. 'К Рис. 11.!О. Зависимость магнитострикции сплавов Ре-Х! от их состава Рис. !!.!!. Гистерезис магнито- стрикции Ре Магнитострикция обнаруживает явление гистерезиса, заключающееся в том, что она не изменяется обратимо с изменением магнитного поля.
На рис. 11.11 приведена петля гистерезиса магнитострикции железа. ф 11.3. Упругие напряжения и магнитострикция Опыт показывает, что величина магнитострикции зависит от механического напряжения. Как видно из рис. 11.12, магнитострикция насыщения никеля возрастает и!зи растяжении. В недеформированном состоянии она равна — 40. 10, а при напряжении растяжения т = = +12 кг/ыые достигает — 60 10 . При сжатии магнитострикция у никеля уменьшается и при напряжении т = — 12 кг/ыые становится равной нулю.
Из рис. 11.13 видно, что напряжение влияет также и на величину магнитострикции ферромагнетиков с положительным ее значением. При увеличении напряжения от нуля до т = +60 кг/мх! 2 магнитострикция сплава, состоящего из 47% Х! и 53% Ге, уменьшается от 16 10 в почти до нуля. Опыт показывает, что при растяжении магнитострикция у ферромагнетиков с отрицательным ее значением возрастает по абсолютной й. 1О' ЗО 20 !О О !О -20 153. Упругие нипрлженил и жагнигпосгприкнил 156 Гл 11 Мигиищосприкиия (б 171) ! 0' 15г 10 'ь 5г Сжкгис — 12 — 8 — 4 Растяжение 0 4 8 !2 О 20 40 т, к~ /мьр Рис.
11.!3. Магнитострикция насыщения пермаллоя 47 при растяжении (положительная мзгнитострикция) Рис. !!.!2. Магнитострикция насыщения 2С! прн растяжении и сжатии (отрицательная магнитострикция) величине. Физическую причину этого явления нетрудно понять, если вспомнить, что величина магнитострикции зависит от первоначального распределения векторов намагничивания. Упростим уравнение магнитострикции (10.16); предположив, что Л!оо = Л!!!, перепишем его в виде Л = — Л, (соз 3 1 д, ! 3,) ' (11.4) где Л, — магнитострикция насыщения, а ф — угол между вектором спонтанного намагничивания и направлением магнитострикционной деформации Л.
С помощью уравнений (!0.16) и (11.4) можно оценивать величину магнитострикции ферромагнетиков, у которых в исходном состоянии векторы спонтанного намагничивания распределяются равномерно по всем направлениям легкого намагничивания (см. 3 10.3); эти уравнения не применимы к случаю деформированного и текстурированного материала, поскольку у него появляется преимущественное направление намагниченности.
При упругой деформации ферромагнетика возникает энергия, описываемая уравнением (10.25): Иг, =- — — Лт (соз !Ь вЂ” — 11. 3 2 (,' 3)' (11.5) У ферромагнетиков с отрицательной магнитострикцией (Л < О) минимум энергии И; (уравнение (!1.5)) при растяжении (т ) О) соответствует ф = 90', т.е. вектор спонтанного намагничивания устанавливается поперек направления деформации; при сжатии (т < О) он устанавливается вдоль этого направления, поскольку ф .= О.
На рис. 11.14, а изображена упрощенная схема распределения доменов у ферромагнетика с отрицательной магнитострикцией в исходном, недеформированном состоянии, когда векторы намагниченности 7, ориентированы равновероятно вдоль трех направлений легкого намаг- 157 ! !.3. Упругие напряжения и ггагнитострикйия а а 6 а б 6 Н=О !Н, Н=О 1т Н= О )т Н=О т=О Н=О с=О Н=О Рис. 11.15 Схема ориентации доменов у ферромагнетиков с положительной магнитострикцией Рис.
!!.!4. Схема ориентации доменов у ферромагнетиков с отрицательной магнитострикцией До сих пор рассматривались случаи, при которых Лг была отрицательной величиной. У ферромагнетиков с положительной магнитострикцией (Л > О) минимум энергии И'„ (формула (11.5)) при растяжении (т > О) соответствует !г = О, т.е, вектор спонтанного намагничивания устанавливается вдоль направления деформации; при сжатии (г < О) он устанавливается поперек этого направления, поскольку ф = ничивания.
Приложим поле вдоль длины недеформированного образца. 'Тогда, согласно уравнению (11.4), Л = Л,„так как ф = 0 и созга = = 1. Схема нового распределения доменов приведена на рис. 11.14,в. Сравнивая рисунки 11.14,а и в, мы видим, что стрикция вызвана поворотом векторов намагничивания у 2/3 всех доменов. Если подвергнуть образец растяжению, то все домены повернутся так, что их векторы намагничивания расположатся в направлениях, перпендикулярных длине образца (рис. 11.14, б). После приложения к такому растянутому образцу продольного магнитного поля векторы намагничивания повернутся не у двух третей, а у всех доменов, т.е. стрикция увеличится в полтора раза по сравнению с недеформированным ферромагнетиком: Л =- ЗЛг/2 (переход от б к в).
При сжатии того же образца без магнитного поля он переходит из состояния а в состояние г. Последующее наложение магнитного поля Н, вдоль направления деформации приводит ферромагнетик в состояние в. Как видно из рисунка,магнитострикция сжатого ферромагнетика с отрицательной магнитострикцией равна нулю. Все вышеизложенное находится в согласии с экспериментом (см. рис, 11.12). !58 Гл. 1! Мигниеосприкдия = 90'. На рис. 11.!5, а приведена схема распределения доменов у ферромагнетика с положительной магнитострикцией в исходном недеформированном состоянии. Если к такому ферромагнетику приложить магнитное поле вдоль его длины, то его магнитострикция, согласно уравнению (1 1.4), будет равна Л =- Л, (рис, 1 !.15, в). Как видно из рисунков б и в,магнитострикция предварительно растянутого образца равняется нулю.
Магнитострикция предварительно сжатого образца (рис. 11.15,г) в 1,5 раза больше, чем у недеформированного ферромагнетика (переход из состояния г в состояние в), т.е. Л = ЗЛ, г2. В качестве примера можно обратиться к рисунку 11.13, на котором приведена экспериментальная кривая магнитострикции ферромагнетика с положительным ее значением, подвергнутого различным по величине деформациям растяжения. Глава 12 ДОМЕННАЯ СТРУКТУРА ФЕРРОМАГНЕТИКОВ ф 12.1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
