2. Гистерезис

Магнитные свойства ферромагнетиков исследуются обычно с помощью кривых намагничивания В = В(Н). Эта зависимость неод­нозначная, существенным является начальное состояние образца. Если вначале он полностью размагничен, то при монотонном увели­чении напряжённости Н от нуля изменение индукции В происходит по начальной (основной) кривой намагничивания ОА (см. рис.4). Скорость подъёма кривой характеризуется дифференциальной магнитной проницаемостью . Дойдя до лежащей в области насыщения точки А, начнём уменьшать напряжённость Н. Индукция В при атом будет уменьшаться по кривой АД, лежащей выше кривой намагничивания ОА. Происходит отставание индукции В от напря­жённости намагничивающего поля Н. Это явление и называется гистерезисом.

Вследствие гистерезиса величина В после снятия поля (Н=0) не обращается в нуль, а сохраняет некоторое значение (отрезок ОД), называемое остаточной индукцией В_ост. Для полного размагни­чивания (В=0), т.е. дня снятия остаточной намагниченности, нужно создать поле Н_к (отрезок ОК) противоположного направления, которое называется коэрцитивной (задерживающей) силой. Дальнейшее увеличение отрицательного поля Н вызовет в веществе индукцию В обратного направления вплоть до насыщения (точка А1). Уменьшая затем напряжённость Н до нуля, получим отрицательную остаточную индукцию (отрезок ОД). Отрезок ОК₁ определит величину коэрцитивной силы, необходимой дня снятия отрицательной остаточной индукции. При дальнейшем увеличении Н кривая от точки К₁ пойдёт вверх и замкнётся.

Если изменение индукции В происходит от насыщения в одном направлении до насыщения в другом, то петля гистерезиса называется максимальной, или полной. Изменение В между меньшими значениями даёт частные петли, лежащие внутри полной (см. рис.4). Вершины частных петель лежат на основной кривой намагничивания ОД. Отсюда понятна неоднозначность зависимости В от Н. Для лю­бого фиксированного значения Н индукция В в веществе может иметь значения, лежащие в интервале значений В.

Истинные значения коэрцитивной силы Н_к, индукции насыщения В_нас и остаточной индукции В_ост можно определить только по максимальной петле гистерезиса.

Принято различать магнитно-твёрдые и магнитно-мягкие ферромагнетики. К первым относятся вещества с Н_к > 10³ А/м (широкая петля гистерезиса), ко вторым - все остальные (узкая петля гистерезиса). Твёрдые ферромагнетики используются для изготовле­ния постоянных магнитов (стрелка компаса, подковообразные маг­ниты в электроизмерительных приборах и т.д.). Мягкие ферромаг­нетики находят применение в тех случаях, когда необходимо пе­ременное намагничивание (сердечники трансформаторов, электро­магнитов, электромагнитные реле и т.д.). Способность сохранять остаточную намагниченность, т.е. "запоминать", сохранять "следы" ранее действовавшего магнитного поля, используется в магнитной памяти ЭВМ, в различных логических элементах автоматики, в маг­нитофонах.

Форма и площадь петли зависят от быстроты изменения Н - чем больше частота намагничивающего поля, тем больше потери энергии на вихревые точки и тем сильнее отставание намагниченности и индукции от их статических значений при данном Н (магнитная вязкость).

В данной работе гистерезис изучается с помощью осциллографа.