Borovik-ES-Eremenko-VV-Milner-AS-Lektsii-po-magnetizmu (1239152), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Ее вид объясняется тем, что уравнение (13.16) отражает только процесс вращения. Сейчас нас интересует лишь часть ветви СВ или, при наложении обратного поля, НК. Аналогично можно получить часть кривой, обусловленную обратимым процессом вращения при намагничивании железа вдоль кристаллографического направления [111]. (Более подробно вид этой зависимости будет рассматриваться в гл. 14.) Исходя из рассмотренной схемы, можно объяснить некоторые особенности кривых намагничивания монокристаллов железа в различных кристаллографических направлениях (рис.
13.7). В направлении легкого намагничивания типа [!00] насыщение (1, = !600 Гс) достигается при малом намагничивающем поле. При намагничивании вдоль кристаллографической оси типа [110] максимальное значение намагниченности за счет процесса смещения (вертикальная часть кривой) можно найти, взяв проекцию намагниченности насыщения с ближайшего направления легкого намагничивания на ось [1!0], т.е. 1 = 1, сов45' = = 1,7'ч'2 = 1140 Гс, что хорошо согласуется с экспериментальными данными (рис.
13,7). Дальнейшая наклонная часть кривой отражает намагниченность за счет врац!ения, причем и здесь теоретическая и экспериментальная кривые достаточно точно совпадают. 198 Гл 73. Кривив намагничивания 7, Гс 1600 ~ 1400 !200 100<) 800 К 0 100 200 300 400 Н, Э Рнс.
13.6. Кривая памапшчп- Рнс. 13.7. Кривые намагничивания мопокрнвания, отвечающая формуле сталла Ре ('!' = 6 'С) по данным: ! — Хонда; (13.16) 2 — Мазумота; 3 — Кайя; 4 — теоретические кривые Аналогично можно описать намагничивание монокристалла железа вдоль направления (11!), Крутая часть кривой намагничивания (за счет процесса смещения) достигает максимального значения 7 = 7,,!~'3 = = 920 Гс, а последующая наклонная часть характеризует процесс вращения. Первая из них хорошо согласуется с экспериментом, а вторая несколько расходится с ним в верхней своей части (рис.
13.7). Характер кривых намагничивания монокристалла кобальта в направлении легкого намагничивания и в перпендикулярном к нему направлении также нетрудно объяснить. Действительно, поскольку кобальт имеет лишь одно направление легкого намагничивания, приложение поля в этом направлении вызывает намагничивание только за счет процесса смещения. Поэтому насыщение достигается при сравнительно малых полях. Приложение же поля в направлении, перпендикулярном к направлению легкого намагничивания, вызывает намагничивание только за счет процесса вращения.
Поэтому соответствующая кривая уже от малых полей идет довольно полого и насыщение из-за большой константы анизотропии достигается при весьма больших полях около 10000 Э (см. рис. 10.5). С помощью рассмотренной схемы легко понять и характер кривых намагничивания никеля в различных кристаллографических направлениях. Мы рассмотрели кривые намагничивания монокристаллических ферромагнетиков. Для поликристаллов подобный расчет, конечно, сложнее. Приведенную выше схему можно применить для так называемых магнитно-текстуированных поликристаллических ферромагнетиков, 13.3.
Влияние упругих напряжений на намагничивание ферромагнетиков199 9 13.5. Влияние упругих напряжений на намагничивание ферромагнетиков откуда ПЕ, ЗЛ т' (13. 18) а поскольку интенсивность намагничивания вдоль поля равна 7= 7 созФ, где р — угол между вектором спонтанного намагничивания и полем, уравнение (13.18) принимает вид ЕгЕЕ Е = — ' . (13.19) Магнитная восприимчивость при этом будет постоянной величиной: е е~ ж= — = — ' .
(13.20) Интенсивность намагничивания Е имеет тот же знак, что и намагничивающее поле Н. Поэтому формулы (13.19) и (13.20) применимы при условии Л, ( О Рис. 13 8 Влияние упру~ого растяжения на кривые намагничивания поли- 2 кристаллического %: т = О кгумм (1); 6,5 (2); 13 (3); 19,5 (У); ЗЗ (5) растяжение, а во втором — сжатие. Кривые намагничивания в обоих случаях имеют форму наклонных прямых, Намагничивание, как видно из рисунков 1!.14, б и 11.15, г, До сих пор мы рассматривали ход кривых намагничивания при условии, что упругие механические напряжения очень малы, а следо- вательно, обусловленная ими энергия значительно меньше, чем энер- гия магнитной анизотропии, т.е. К| » Лт.
Рассмотрим теперь слу- чай, когда ферромагнетик подвергается сильным упругим напряжени- ям (Лг » К~). Тогда его свободная энергия в основном определяет- ся следующим уравнением (сравните с уравнениями (10.25), (10.26) и (10.28)): И",„= — — Л,т (сов р — — ) — ЕЕЕ,сов:р, (13.17) где р — угол между 1, и т (поле Н параллельно т). Соотношение между намагниченностью Е и полем Н определяется из условия минимума энергии (13.17): сИ',„ гйр '" =- ЗЛ, т сов Зо гйп чо + НЕ, гйп 1о = О, )л И. Кривые намагничивания с самого начала идет за счет процессов вращения.
На рис. 13.8 при- ведены кривые намагничивания никеля при различных растягивающих усилиях. Чем больше напряжение, тем более полого идут прямые, что полностью соответствует нашему выводу. 9 13.6. Эффект Гопкинсона Из формулы (13.16) следует, что при очень малом значении константы анизотропии К! насыщение за счет процесса вращения может быть достигнуто при достаточно малых полях. Этот процесс может происходить в поликристаллах даже легче, чем намагничивание за счет смещения. Обычно константа анизотропии зависит от температуры гораздо резче, чем техническое насыщение 7» (см.
рисунки 10.18 — 10.20). Например, для железа при 700 'С К! д Н.10 1с уже практически равна нулю, в то время как 1, еще составляет около 50% от истинной намагниченности То. Поэтому при указанной температуре насыщение поликристаллических образцов 16 достигается при существенно меньших 3 напряженностях полей, чем при комнатной. На рис. 13.9 приведена температурная зависимость намагничивания железа при различных полях. Напря- 8 2 женности 10000 Э практически достаточно для того, чтобы получить техническое насыщение при любых температурах.
Выше 700'С при всех ука- 1 ванных на рис. 13.9 полях имеет ме- 7 С сто техническое насыпцение. С приближением к точке Кюри намагниченность возрастает, причем тем резче, чем меньше напряженность поля. Увеличение намагниченности и восприимчивости вблизи точки Кюри называется эффектом Гопкинсона. Как видно из рис, 13.9, при полях 2 и 0,5 Э рост магнитной индукции начинается даже при †2 'С, что естественно, поскольку уже при этой температуре К! падает с ее ростом быстрее, чем 1е (см. рис.
10.18). В случае, когда температурный ход энергии анизотропии примерно такой же, как и температурный ход технического насыщения (например, у бариевого и стронциевого ферритов), эффект Гопкинсона отсутствует [100[. Рис 13 9 Температурная зависимость намагниченности Ре при полях 0,5 Э (1); 2 (2); 20 (8) и !000 (4) Глава 14 МАГНИТНЫЙ ГИСТЕРЕЗИС ф 14.1. Причины и типы гистерезиса В предыдущей главе при объяснении хода кривых намагничивания рассматривались ферромагнетики, у которых магнитные моменты изначально равномерно распределены между всеми магнитными фазами.
Подобное состояние достигается нагреванием ферромагнетика выше точки Кюри и последующим его охлаждением. Часто ферромагнетик размагничивают не охлаждением от точки Кюри, а плавным уменьшением переменного магнитного поля до нуля. Хотя при этом образец и оказывается полностью размагниченным, в нем отсутствует равномерное распределение векторов намагниченности по всем направлениям легкого намагничивания.
Векторы намагниченности в основном расположены в том направлении легкого намагничивания, которое составляет наименьший угол с приложенным размагничивающим полем. Образец оказывается частично магнитнотекстуированным, а его кривая намагничивания соответствует особому магнитному состоянию. Ферромагнетик, который хотя бы раз оыл намагничен, в дальнейшем намагничивается и перемагничивается уже не по основной кривой, а по так называемой петле гистерезиса.
Гистерезисные циклы, полные и частичные, совершаются благодаря необратимым процессам намагничивания. Согласно классификации Кондорского существует три основные причины гистерезиса. 1. Гистерезис, обусловленный задержкой смещения границ между доменами. 2. Гистерезис, обусловленный задержкой роста зародышей перемагничивания. 3. Гистерезис, обусловленный необратимым процессом вращения.
ф 14.2. Гистерезис, обусловленный задержкой смещения границ между доменами В з13.3 рассматривались необратимые процессы смещения границ при намагничивании. На рис. 13.3 приведен случай, когда при наложении некоторого внешнего поля Н граница из положения О Гл. Гй Мигнитиий гистерезис 262 переходит в положение С. Если поле вновь уменьшить до нуля, то благодаря наличию потенциальной ямы граница не сможет вновь сместиться в первоначальное положение О, а остановится в некоторой точке В.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
