Магниторезистивный эффект
Входы: магнитное поле, электрический ток.
Выходы: электрическое поле, электрическое напряжение.
Графическая иллюстрация:
Рис. 2.49. Принцип магниторезистивного эффекта
Сущность:
Магниторезистивный эффект (магнетосопротивление) - это изменение электрического сопротивления твердого проводника под действием внешнего магнитного поля. Различают поперечное магнетосопротивление, при котором электрический ток течет перпендикулярно магнитному полю, и продольное магнетосопротивление - ток параллелен магнитному полю. Возникает эффект по причине искривления траекторий носителей тока в магнитном поле. У полупроводников относительное изменение сопротивления ∆ρ/ρ в 100- 10 000 раз больше, чем у металлов, и может достигать сотен процентов. По мере увеличения намагниченности металла продольное магнетосопротивление увеличивается, а поперечное (перпендикулярное) уменьшается по сложным зависимостям. С изменением направления магнитного поля на противоположное магнетосопротивление не меняется.
В немагнитных проводниках, таких как медь или золото, этот эффект очень мал. В ферромагнитных материалах величина магнетосопротивления достигает 4%. В ферромагнетике в отсутствие внешнего магнитного поля образуются магнитные домены, внутри которых магнитные моменты параллельны. При включении магнитного поля, величина которого для каждого материала индивидуальна, эти микроскопические магнитные домены исчезают, и весь образец превращается в единый домен, то есть намагничивается. Электросопротивление ферромагнетика до и после намагничивания различно и изображено на (рис.2.47).
Удельное электросопротивление магнитных материалов зависит от угла между магнитным полем и током. Это явление назвали анизотропным магнетосопротивлением.
Математическое описание:
,
где
- удельное электросопротивление,
– угол между магнитным полем и током,
=
,
– при слабом магнитном поле,
– при сильном магнитном поле.
Применение:
Магнетосопротивление используется для исследования электронного энергетического спектра и механизма рассеяния носителей тока кристаллической решеткой, а так же для измерения магнитных полей, используется в приборах для измерения магнитных, электрических, механических и других физических величин, системах автоматизации и сигнализации, в средствах хранения информации. Эффект гигантского магнетосопротивления привел к значительному прогрессу в области создания устройств хранения данных, в том числе, накопителей на жестких магнитных дисках.
Баркгаузена эффект
Входы: магнитное поле.
Выходы: импульсы тока.
Графическая иллюстрация:
Рис. 2.50.
Схема наблюдения эффекта Баркгаузена:
1 - катушка с ферромагнитным стержнем;
2 - амперметр; 3 - емкость; 4 - реостат с
сопротивлением 
;
- импульсное напряжение; 
- индуктивность катушки 1.
Сущность:
Скачкообразное изменение намагниченности ферромагнетиков при непрерывном изменении внешних условий, например магнитного поля. При медленном намагничивании ферромагнитного образца в измерительной катушке, надетой на образец, в цепи катушки появляются импульсы тока, обусловленные скачкообразным изменением намагниченности образца. Особенно ярко Баркгаузена эффект проявляется в магнитомягких материалах на крутых участках кривой намагничивания и петли гистерезиса, где доменная структура изменяется в результате процессов смещения границ ферромагнитных доменов. Имеющиеся в ферромагнетике различного рода неоднородности (инородные включения, дислокации, остаточные механические напряжения и т.д.) препятствуют перестройке доменной структуры. Когда граница домена, смещаясь при увеличении магнитного поля Н, встречает препятствие (например, инородное включение), она останавливается и остается неподвижной при дальнейшем увеличении поля. При некотором возросшем значении поля граница преодолевает препятствие и скачком перемещается дальше, до очередного препятствия, уже без увеличения поля. Из-за подобных задержек кривая намагничивания ферромагнетика имеет ступенчатый характер.
Математическое описание:
Изменение
намагниченности
за
один скачок:
,
где:
величина
смещения границ доменов;
намагниченность;
ширина
домена.
Применение:
Баркгаузена эффект служит одним из непосредственных доказательств доменной структуры ферромагнетиков. Он играет большую роль в выяснении процессов намагничивания ферромагнетиков, так как с его помощь можно определить объём отдельного домена.
А.с. 425 142: Способ измерения максимальной дифференциальной магнитной проницаемости в ферромагнитных материалах, основанный на подсчете числа скачков Баркгаузена на восходящей ветви петли гистерезиса, отличающийся тем, что с целью повышения точности и упрощения процесса измерения, уменьшают напряженность магнитного поля до величины, при которой число скачков Баркгаузена на нисходящей ветви петли гистерезиса станет равным половине общего числа скачков, при этом значении уменьшают напряженность магнитного поля на заданную величину и измеряют приращение индукции, по величине которой определяют максимальную дифференциальную магнитную проницаемость.