Намагнічення
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Намагнічення

Намагнічення, процеси, що протікають у феромагнетику при дії на нього зовнішнім магнітним полем і що приводять до зростання намагніченості феромагнетика у напрямі поля.

  В стані повного розмагнічування феромагнітний зразок складається з невеликих областей ( доменів, об'ємом 10 -9 —10 -6 см 3 , інколи до 10 -3 см 3 ), кожна з яких намагнічена до насичення J s , але при цьому вектори мимовільної намагніченості доменів J s розташовуються так, що сумарний магнітний момент зразка J = 0.

  Н. полягає в переорієнтації векторів намагніченості доменів у напрямі прикладеного поля; включає процеси зсуву, обертання і парапроцесс.

  Процес зсуву в багатодоменному феромагнетику полягає в переміщенні кордонів між доменами; об'єм доменів, вектори J s яких складають найменший кут з напрямом напруженості магнітного поля Н , при цьому збільшується за рахунок сусідніх доменів з енергетично менш вигідною орієнтацією J s відносно поля. При своєму зсуві кордони доменів можуть міняти форму, розміри і власну енергію. Ці чинники в одних випадках сприяють, в інших перешкоджають процесу зсуву. Зазвичай затримка зсуву (і Н.) відбувається при зустрічі кордону з якими-небудь неоднородностямі структури феромагнетика (атомами домішок, дислокаціями, мікротріщинами і ін.). Для відновлення зсуву необхідно знов змінювати Н (або температуру або тиск).

  Процес обертання полягає в повороті векторів J s у напрямі поля Н . Причиною можливої затримки або прискорення процесу обертання є магнітна анізотропія феромагнетика (спочатку вектори J s доменів направлені уздовж осей легкого намагнічення, в загальному випадку не співпадаючих з напрямом Н ). При повному збігу J s з напрямом Н досягається т.з. технічне магнітне насичення, рівне величині J s феромагнетика при даній температурі.

  Парапроцесс полягає у вибудовуванні уздовж поля елементарних магнітних моментів, які через дезорієнтуючу дію теплового руху були відхилені від напряму J s в доменах. При цьому величина намагніченості J феромагнетика прагне до її значенню при абсолютному нулі. Парапроцесс в більшості випадків дає дуже малий приріст намагніченості, тому Н. феромагнетиків визначається в основному процесами зсуву і обертання.

  Якщо Н. феромагнетика здійснювати при монотонному і повільному зростанні поля із стану повного розмагнічування ( J = Н = 0), то отриману залежність J ( H ) називають кривою першого (первинного) Н. (див. Намагнічення криві ). Ету криву зазвичай підрозділяють на 5 ділянок ( мал. 1 ). Ділянка I — область початкового, або оборотного, намагнічення, де J = c а H . У цій області протікають головним чином процеси пружного зсуву кордонів доменів (при постійній початковій магнітній сприйнятливості c а ). Область Релея (II) характеризується квадратичною залежністю J від Н (у цій області з лінійно зростає з Н ). В області Релея Н. здійснюється завдяки процесам зсуву: оборотним, лінійно залежним від Н , і необоротним, квадратично залежним від Н (див. Релея закон намагнічення ). Область найбільшої проникності (III) характеризується швидким зростанням J , пов'язаним з необоротним зсувом міждоменних кордонів. Н. на цій ділянці відбувається скачками (див. Баркгаузена ефект ). В області наближення до насичення (IV) основну роль грають процеси обертання. Ділянка V — область парапроцесса. Якщо після досягнення стану магнітного насичення J s (у полі H s ) почати зменшувати Н , то зменшуватиметься і J , але по кривій, лежачій вище кривий першого намагнічення (явище магнітного гістерезису ). Гістерезисні явища позначаються і при Н. — вони утрудняють зростання J із збільшенням поля, при їх усуненні значення J вже в слабких полях наближається до J s , відрізняючись від неї на величину, обумовлену процесами обертання ( мал. 2 ). Вклад процесів зсуву і обертання в результуючу намагніченість феромагнітного зразка на різних ділянках кривої намагнічення залежить від його магнітної текстури, наявності дефектів кристалічної решітки, форми зразка і інших чинників. Істотний вплив форми зразка на хід кривої Н. ( мал. 3 ) обумовлено дією розмагнічуючого чинника .

  Літ.: Вонсовський С. Ст, Магнетизм, М., 1971; Киренський Л. Ст, Магнетизм, 2 видавництва, М., 1967; Кифер І. І. і Пантюшин Ст С., Випробування феромагнітних матеріалів, М. — Л., 1955.

Мал. 1. а — крива першого намагнічення: I — область оборотного намагнічення, II — область Релея, III — область найбільшої проникності, IV — область наближення до насичення, V — область парапроцесса; б — схематичне зображення процесів намагнічення в багатодоменному феромагнетику.

Мал. 2. Безгістерезисна крива намагнічення: теоретична (1) і експериментальна (2). Для порівняння приведена крива першого намагнічення (3). Нахил експериментальної безгістерезисної кривої обумовлений неоднородностямі матеріалу (порожнечами, тріщинами і т. п.), на яких утворюються внутрішні розмагнічуючі поля.

Мал. 3. Криві намагнічення феромагнітних зразків різної довжини і форми: 1 — тороїд; 2 — довгий тонкий зразок; 3 — короткий товстий зразок; Нразм — внутрішнє розмагнічуюче поле, залежне від форми зразка.