Большая Советская Энциклопедия (НА) - Большая Советская Энциклопедия "БСЭ" (книги онлайн полные версии бесплатно TXT) 📗
Намагниченность остаточная
Намагни'ченность оста'точная, намагниченность Jr , которую имеет ферромагнитный материал при напряжённости внешнего поля, равной нулю. Н. о. зависит как от магнитных свойств материала, так и от его магнитной предыстории — характера предыдущих воздействий на него магнитного поля (см. Намагничивание , Гистерезис ). Величина Н. о. конкретных ферромагнитных образцов существенно зависит от их формы (сказывается действие размагничивающего фактора ). Наиболее устойчивой Н. о. обладают высококоэрцитивные ферромагнетики. При нагревании ферромагнетиков до температуры, превышающей Кюри точку , они теряют ферромагнитные свойства, а вместе с тем и Н. о. К уменьшению Н. о. приводят также механические сотрясения и вибрации. Н. о. имеет широкое практическое применение (см. Магнит постоянный , Палеомагнетизм ).
Намагничивание
Намагни'чивание, процессы, протекающие в ферромагнетике при действии на него внешним магнитным полем и приводящие к возрастанию намагниченности ферромагнетика в направлении поля.
В состоянии полного размагничивания ферромагнитный образец состоит из небольших областей ( доменов , объёмом 10-9 —10-6 см3 , иногда до 10-3 см3 ), каждая из которых намагничена до насыщения Js , но при этом векторы самопроизвольной намагниченности доменов Js располагаются так, что суммарный магнитный момент образца J = 0.
Н. состоит в переориентации векторов намагниченности доменов в направлении приложенного поля; включает процессы смещения, вращения и парапроцесс.
Процесс смещения в многодоменном ферромагнетике заключается в перемещении границ между доменами; объём доменов, векторы Js которых составляют наименьший угол с направлением напряжённости магнитного поля Н , при этом увеличивается за счёт соседних доменов с энергетически менее выгодной ориентацией Js относительно поля. При своём смещении границы доменов могут менять форму, размеры и собственную энергию. Эти факторы в одних случаях способствуют, в других препятствуют процессу смещения. Обычно задержка смещения (и Н.) происходит при встрече границы с какими-либо неоднородностями структуры ферромагнетика (атомами примесей, дислокациями, микротрещинами и др.). Для возобновления смещения необходимо вновь изменять Н (либо температуру или давление).
Процесс вращения состоит в повороте векторов Js в направлении поля Н . Причиной возможной задержки или ускорения процесса вращения является магнитная анизотропия ферромагнетика (первоначально векторы Js доменов направлены вдоль осей лёгкого намагничивания, в общем случае не совпадающих с направлением Н ). При полном совпадении Js с направлением Н достигается т. н. техническое магнитное насыщение, равное величине Js ферромагнетика при данной температуре.
Парапроцесс заключается в выстраивании вдоль поля элементарных магнитных моментов, которые из-за дезориентирующего действия теплового движения были отклонены от направления Js в доменах. При этом величина намагниченности J ферромагнетика стремится к её значению при абсолютном нуле. Парапроцесс в большинстве случаев даёт очень малый прирост намагниченности, поэтому Н. ферромагнетиков определяется в основном процессами смещения и вращения.
Если Н. ферромагнетика осуществлять при монотонном и медленном возрастании поля из состояния полного размагничивания (J = Н = 0), то полученную зависимость J (H ) называют кривой первого (первоначального) Н. (см. Намагничивания кривые ). Эту кривую обычно подразделяют на 5 участков (рис. 1 ). Участок I — область начального, или обратимого, намагничивания, где J = ca H . В этой области протекают главным образом процессы упругого смещения границ доменов (при постоянной начальной магнитной восприимчивости ca ). Область Рэлея (II) характеризуется квадратичной зависимостью J от Н (в этой области c линейно возрастает с Н ). В области Рэлея Н. осуществляется благодаря процессам смещения: обратимым, линейно зависящим от Н , и необратимым, квадратично зависящим от Н (см. Рэлея закон намагничивания ). Область наибольших проницаемостей (III) характеризуется быстрым ростом J , связанным с необратимым смещением междоменных границ. Н. на этом участке происходит скачками (см. Баркгаузена эффект ). В области приближения к насыщению (IV) основную роль играют процессы вращения. Участок V — область парапроцесса. Если после достижения состояния магнитного насыщения Js (в поле Hs ) начать уменьшать Н , то будет уменьшаться и J , но по кривой, лежащей выше кривой первого намагничивания (явление магнитного гистерезиса ). Гистерезисные явления сказываются и при Н. — они затрудняют рост J с увеличением поля, при их устранении значение J уже в слабых полях приближается к Js , отличаясь от неё на величину, обусловленную процессами вращения (рис. 2 ). Вклад процессов смещения и вращения в результирующую намагниченность ферромагнитного образца на различных участках кривой намагничивания зависит от его магнитной текстуры, наличия дефектов кристаллической решётки, формы образца и других факторов. Существенное влияние формы образца на ход кривой Н. (рис. 3 ) обусловлено действием размагничивающего фактора .
Лит.: Вонсовский С. В., Магнетизм, М., 1971; Киренский Л. В., Магнетизм, 2 изд., М., 1967; Кифер И. И. и Пантюшин В. С., Испытания ферромагнитных материалов, М. — Л., 1955.
Рис. 1. а — кривая первого намагничивания: I — область обратимого намагничивания, II — область Рэлея, III — область наибольших проницаемостей, IV — область приближения к насыщению, V — область парапроцесса; б — схематическое изображение процессов намагничивания в многодоменном ферромагнетике.
Рис. 2. Безгистерезисная кривая намагничивания: теоретическая (1) и экспериментальная (2). Для сравнения приведена кривая первого намагничивания (3). Наклон экспериментальной безгистерезисной кривой обусловлен неоднородностями материала (пустотами, трещинами и т. п.), на которых образуются внутренние размагничивающие поля.
Рис. 3. Кривые намагничивания ферромагнитных образцов различной длины и формы: 1 — тороид; 2 — длинный тонкий образец; 3 — короткий толстый образец; Нразм — внутреннее размагничивающее поле, зависящее от формы образца.
