2015-07-03
1081
До феромагнетиків відносять матеріали з атомами, магнітний момент яких дорівнює кільком рв (магнетон Бора), і які мають малий радіус 3d - оболонки. Такі атоми можуть утворювати зв'язки, під дією яких їх магнітні моменти спонтанно орієнтуються в одному напрямку, в результаті чого виникають магнітні домени.
Кожний домен грає роль самостійного магніта розміром від декількох мікрон до міліметрів. У чистому залізі й інших магніто-м’яких матеріалах, коли зовнішнє магнітне поле відсутнє, домени орієнтуються хаотично у всіх напрямках і намагніченість матеріалу не виявляється. При прикладанні магнітного поля відбувається процес намагнічуваня.
У випадку прикладеного зовнішнього магнітного поля результуюча намагніченість твердого феромагнетика може зростати, починаючи з нульової магнітної індукції (рис.6.2). Сприятливо орієнтовані відносно поля домени починають збільшувати свої розміри за рахунок підстройки інших доменів з близькою орієнтацією в результаті переорієнтації електронних спинів у атомів, розташованих поруч зі стінками доменів.
В
Вs C
Взал
D A
Н
-Hкоерц О
G
F -Взал
Рис.6.2. Петля гістерезіса для феромагнетиків
Під час цього зростання відбувається швидке збільшення магнітної індукції (ОАС) до тих пір, поки більшість доменів не займуть сприятливої орієнтації, що відповідає насиченню на кривій зміні магнітної індукції (Вs). Подальше збільшення напруженості магнітного поля може лише трохи збільшити магнітну індукцію за рахунок більш строгої орієнтації доменів у напрямку поля.
У випадку постійного магніту індукція не зникає при знятті прикладеного поля, а зберігається залишкова індукція Взал. Для компенсації впливу доменів і досягнення нульової індукції повинно бути прикладено протилежне поле, яке розмагнічує, рівне коерцетивній силі Нкоерц. Циклічні зміни поля викликають появу петлі гістерезиса CDFGC, що являє собою замкнену криву залежності В від Н. Енергія, яка витрачається протягом одного циклу, рівна площі петлі гістерезіса.
Процес намагнічування можна представити наступним чином. У слабких полях відбувається поворот векторів магнітних моментів доменів, які складають малий кут з напрямом поля, у більш енергетично вигідні напрямки. Так як цей процес зворотній, його називають зворотнім процесом зміщення границь доменів.
При підсиленні поля вектори магнітних моментів усіх доменів повертаються у напрямку, який енергетично вигідний. Процес намагнічування іде більш інтенсивно, і крива намагнічування стає крутішою. Цей процес є незворотнім і називається процесом незворотнього зміщення границь доменів.
При подальшому підсиленні поля починається поступовий поворот вектора магнітного моменту від напрямку легкого намагнічування до важкого, що співпадає в кінцевому результаті з напрямком зовнішнього поля (процес обертання), і магнітний стан речовини досягає насичення. Якщо продовжити підсилювати поле, то спостерігається слабке зростання намагніченості.
Розрізняються магніто-м’які та магніто тверді матеріали.
Матеріали з малим значенням Нкоерц і з великим значенням магнітної проникності називаються магніто-м’якими. До них відносять матеріали з коерцетивною силою Нкоерц £ 60 А/м.
Матеріали з великою коерцетивною силою називаються магнітно-твердими. Для магніто-твердих матеріалів величина коерцетивної сили Нкоерц досягає 5×103 ¸ 105 А/м.
В
магніто-м’який
магніто-твердий
Н
Рис.6.3. Петля гістерезіса для магніто-м’якого та магніто твердого
матеріалів.
Магнітна проникність. Залежність В від Н для феромагнітного матеріалу нелінійна, в результаті чого відношення m = В/(mо×Н) не залишається постійним. Початкова відносна магнітна проникність m(поч) характеризує матеріал при дуже низькій напруженості поля. В техніці велику роль грає максимальна відносна проникність m(max), що характеризує величину напруженості поля, необхідну для досягнення високої магнітної індукції.
Температура Кюрі. Спонтанна намагніченість зменшується при збільшенні температури і стає рівною нулю при температурі Кюрі. При подальшому нагріві матеріал стає парамагнетиком і в ньому зникають домени (табл.6.1).
Таблиця 6.1. Температура Кюрі для різних феромагнетиків
| Метал | Температура Кюрі, К |
| Fe | |
| Co | |
| Ni |
