Магнитная восприимчивость вещества

Эта важнейшая характеристика ферромагнитного вещества, как видно из предыдущего изложения, безразмерна. Типичная зависимость магнитной вос­приимчивости от напряженности магнитного поля, приложенного к образцу, приведена на рис. 15. При малых Н величина Хо почти постоянна и отлична от нуля. Затем происходит быстрый рост X до максимума с последующим сни­жением до нуля.

Например, для железа _ =1100, _max = 22000; для никеля _= 12, _max ⁼ 80; для пермаллоя (сплав) _ = 800, _max = 8000.

Т акая ярко выраженная нелинейная зависимость Х(Я) наряду с гистерези­сом приводит к специфическим харак­теристикам ферромагнитных веществ при их помещении в магнитное поле. На рис. 16,а проведена зависимость

В(Н), а на рис. 16,6 - зависимость М(Н).

Рис. 15

Если материал не был предварительно намагничен, то зависимости В(И) и ЩИ) выходят из начала координат (кривые 1 на рис. 16,а и 16,б). Как следу­ет из рис. 16,б, намагниченность М при Н = H_s достигает предела M_s и далее не увеличивается. Поскольку эта зависимость описывается выражением (3.2), такое можно объяснить лишь тем, что спадающая ветвь Х(Н) (рис. 15) явля­ется гиперболой и на этом участке произведение X на Я является констан­той M_s,

Поскольку магнитная восприимчивость безразмерна, размерность М та же, что и размерность Я, т.е. ампер/метр. В отличие от намагниченности ин­дукция В в насыщение не входит (рис. 16,а), а зависимость В(Н) достигает по­стоянного наклона при Н = H_s, что полностью соответствует выражению (3.1) в котором при Н > H_s второе слагаемое стабилизируется, а первое линейно возрастает. Размерность В (индукция) выражается:

где Ф - магнитный поток;

S - площадь сечения образца.

Например, у поверхности земли индукция В составляет 0,5*10^-4 Тл. Для нас, интересующихся проблемой магнитной записи информации, представляет интерес зависимость рис. 16,6, т.е. намагниченность, которую имеет материал после снятия внешнего магнитного поля. Если посмотреть за­висимость М(Н) в более крупном масштабе, то можно выделить характерные области кривой намагниченности (рис. 17).

26

27

Кривая намагниченности предварительно не намагниченного материала 1 начинается в точке ноль. В этой точке множество доменов, хаотически распо­ложенных во фрагменте материала, внешне, на макроуровне, намагничен но-сти не проявляют, так как векторы их намагниченностей взаимокомпенсируют друг друга. При приложении внешнего магнитного поля начинается разворот магнитных моментов тех доменов, у которых векторы намагниченности не совпадают с направлением внешнего поля, причем с ростом напряженности этот процесс усиливается. При этом происходит деформация стенок доменов, на что расходуется энергия. При достижении точки 2 кривой намагниченности практически завершается процесс переориентации магнитных моментов всех доменов, и кривая входит в режим насыщения. Отличительной особенностью ферромагнитных материалов является то, что при снятии внешнего магнитно­го поля не все домены возвращаются в исходное состояние и в образце мате­риала остается намагниченность M_R. которая называется остаточной. У так на­зываемых магнитомягких материалов величина M_R незначительна, а у магни-тотвердых - сравнима с М_s. Именно эти материалы и представляют интерес для изготовления магнитных носителей.

Размагнитить образец с намагниченностью M_R можно только приложени­ем поля обратного знака величиной Н_с, которая называется коэрцитивной си­лой. При циклическом перемагничивании образца внешним полем большой амплитуды происходит движение точки по внешнему гистерезисному циклу. При этом затрачивается энергия источника магнитного поля и материал разо­гревается. Именно поэтому в сердечниках трансформаторов и в магнитных головках, где происходит циклическое перемагничивание, используют только магнитомягкие материалы, у которых площадь гистерезисной кривой очень незначительна.

В табл. 1 приводятся характеристики некоторых ферромагнитных мате­риалов, из них первые три - магнитомягкие материалы, а последние два -магнитотвердые.

Таблица 1

Вид	Область применения	Материал	Состав	max	Нс А/см	Ms кА/м
Магни­томягкие	Магнитные головки	Пермалой	Ni, Fe, Cu, Сг	110.000	2	700
		Пермалой	Ni,Fe	90.000	0,02	800
		Сендаст	Fe,Ni	80.000	0,02	800
Магни-тотвер-дые	Магнитные ленты и диски	Окись железа	 - Fe203	4	240	330
		Двуокись хрома	С202	3	500	420

Условной границей между магнитомягкими и магнитотвердыми материа­лами является величина коэрцитивной силы Н_с = 10 А/см. Чем ниже Н_с, тем лучше материал с точки зрения использования его в сердечниках магнитных головок. Во-первых, узкая петля гистерезиса обеспечит малые потери сигнала на разогрев сердечника, а, во-вторых, в головке почти не будет остаточной намагниченности, что очень важно для универсальных головок, которые сразу после записи могут использоваться для воспроизведения. Еще одним свойст­вом магнитомягких материалов является их высокая магнитная проницае­мость, что позволяет при незначительном числе ампер-витков в головке запи­си создать значительные магнитные потоки.

Магнитотвердые материалы, используемые для производства магнитных носителей, имеют широкую петлю гистерезиса, малое значение магнитной проницаемости _mах и большую остаточную намагниченность.