1.5. Намагничивание магнитных материалов. Кривая намагничивания

Если образец был размагничен, то зависимость индукции от напряженности внешнего магнитного поля называется кривой намагничивания. В процессе намагничивания образца основную роль играют два процесса-смещение доменных границ и вращение векторов намагниченности доменов. Процесс намагничивания и изменение доменной структуры показаны на рис. 1.6. В размагниченном образце расположение векторов намагниченности доменов равновероятны по всем направлениям. В очень слабом поле Н, соответствующем отрезку кривой 0а, происходит обратимое смещение границ и увеличение объема тех доменов, вектор намагниченности которых образует наименьший угол с направлением Н. Процесс обратим при H = 0, размеры доменов восстанавливаются. В поле средней величины, соответствующему отрезку аb, происходят необратимые смещения границ доменов. Образец может быть размагничен полем - H_C1. Размагничивающее поле при достижении насыщения (-Н_с) называют коэрцитивной силой. В сильном поле, соответствующем участку bc (зона насыщения), векторы намагниченности поворачиваются из направления вдоль оси легкого намагничивания в направлении параллельном намагничивающему полю Н. После установления H = 0 векторы намагниченности стремятся возвратиться в ближайшее направление легкого намагничивания. Дальнейшее незначительное возрастание намагниченности происходит за счет парапроцесса, т.е. направляющего воздействия внешнего поля на дезориентированные тепловым движением магнитные моменты.

рис. 1.6

1.6. Магнитный гистерезис

Магнитный гистерезис вызывается необратимыми процессами намагничивания. Ход намагничивания на рис. 1.7 показан стрелкой. К основным параметрам петли гистерезиса относятся: В_s-индукция насыщения; В_r-остаточная индукция; H_c-коэрцитивная сила, размагничивающее поле, при котором В_r становится равной нулю. Для различных значений Н можно получить семейство петель гистерезиса. Петля гистерезиса при B_s называется предельной.

рис. 1.7

1.7. Структура ферромагнетиков

Ферромагнетики в основном кристаллизуются в трех типах решеток: кубической гранецентрированной, кубической объемно-центрированной, гексагональной, показанных на рис. 1.8 а, б, в.

рис. 1.8

рис. 1.8

Зависимости B = F(H) показывают, что кристаллы являются магнитно-анизотропными. Эта зависимость для железа показана на рис. 1.9 а.

рис. 1.9 а

Обозначение направлений в кристалле пишут в квадратных скобках. При отсутствии внешнего поля векторы намагничивания располагаются в направлении легкого намагничивания. Площадь заштрихованных областей на рис. 1.9 а пропорциональна энергии, которую требуется затратить для изменения направления намагничивания от легкого до трудного. Энергию, так называемой естественной кристаллографической магнитной анизотропии - Е_к характеризуют константами кристаллографической магнитной анизотропии. Для кубического кристалла

Е_к = K₀ + K₁(α₁²α₂² + α₂²α₃² + α₃²α₁²) + K₂α₁²α₂²α₃²

где K₀, K₁, K₂ - константы кристаллографической магнитной анизотропии; α₁, α₂, α₃ - направляющие косинусы вектора намагниченности по отношению к осям х, у, z ребер куба.