Студопедия


Авиадвигателестроения Административное право Административное право Беларусии Алгебра Архитектура Безопасность жизнедеятельности Введение в профессию «психолог» Введение в экономику культуры Высшая математика Геология Геоморфология Гидрология и гидрометрии Гидросистемы и гидромашины История Украины Культурология Культурология Логика Маркетинг Машиностроение Медицинская психология Менеджмент Металлы и сварка Методы и средства измерений электрических величин Мировая экономика Начертательная геометрия Основы экономической теории Охрана труда Пожарная тактика Процессы и структуры мышления Профессиональная психология Психология Психология менеджмента Современные фундаментальные и прикладные исследования в приборостроении Социальная психология Социально-философская проблематика Социология Статистика Теоретические основы информатики Теория автоматического регулирования Теория вероятности Транспортное право Туроператор Уголовное право Уголовный процесс Управление современным производством Физика Физические явления Философия Холодильные установки Экология Экономика История экономики Основы экономики Экономика предприятия Экономическая история Экономическая теория Экономический анализ Развитие экономики ЕС Чрезвычайные ситуации ВКонтакте Одноклассники Мой Мир Фейсбук LiveJournal Instagram

II. Краткая теория




Магнитооптическая установка для изучения доменных и микромагнитных структур в постоянных и переменных магнитных полях.

I. Цель работы:

1. Ознакомление с магнитооптической установкой.

2. Проведение наблюдений динамической ДС.

3. Ознакомление с методикой вычисления скорости динамического дрейфа доменных границ в ферримагнитном кристалле.

II. Краткая теория.

Анализ кривых намагничивания является важнейшим условием прогнозирования работы магнитных материалов в различных устройствах. В свою очередь процессы намагничивания и перемагничивания определяются свойствами доменной структуры (ДС). Магнитные доменная структура – совокупность областей в магнитной подсистеме магнитных материалов, которые связывают микроскопические магнитные характеристики с их макроскопическими свойствами рис.1.

Для изучения доменной структуры применяются два взаимосвязанных способа – эксперимент и теория. Экспериментальные методы: прямые - наблюдения при помощи различных методик, косвенные - по статическим и динамическим петлям гистерезиса, изменению формы образцов.

Рис. 1. Диаграмма, поясняющая место дисциплины "Доменная структура" в магнетизме и характерные размеры объектов описания.

Из опыта известно, что существует очень большое число конфигураций доменных структур в магнитных кристаллах и аморфных магнетиках. Даже в случае одного и того же магнитного материала доменная структура зависит от многих факторов: формы, размеров, кристаллографической ориентации, методов обработки и подготовки образцов, статических полей, магнитной предыстории и т.д..

Задача теории состоит в том, чтобы в большом наблюдаемом разнообразии ДС найти некоторые общие черты, и исходя из физически оправданных моделей и экспериментальных фактов рассчитать количественные параметры ДС в зависимости от фундаментальных магнитных свойств (намагниченности насыщения, анизотропии, обмена) и геометрических характеристик (размеры, форма, ориентация ограничивающих поверхностей).

Найденная таким образом связь позволяет указать основные закономерности поведения ДС под влиянием внешних воздействий: поля температуры, механических напряжений т.д. Затем производится сравнение экспериментальных и теоретических зависимостей. Если возможно построить больше, чем одну модель, теория ДС может решить, какая модель имеет более низкую энергию, и, следовательно более вероятна.

Существуют два теоретических подхода: модельный и микромагнитный.

В модельном подходе задается конфигурация и взаимная ориентация доменов. Затем записывается полная энергия этой конфигурации. Находят минимум энергии в зависимости от параметров. В модельных представлениях ширина доменных границ обычно не учитывается: d=0, энергия анизотропии и обменных взаимодействий учитывается путем введения энергии доменных границ на единицу площади.




Теория микромагнетизма исходит из существования в ферромагнетике спонтанной (самопроизвольной) намагниченности и описывает ее классическим векторным полем: J(r)=Jsa(r),де a - единичный вектор. Равновесное распределение a(r) определяется из теории микромагнетизма при помощи вариационного принципа, который формулируется следующим образом: при действительном распределении намагниченности полная свободная энергия, состоящая из различных вкладов, должна быть минимальной.

Механизм формирования ДС обусловлен совместным действием эффективных полей: обмена, анизотропии, Зеемана (внешнее магнитное поле), магнитостатического, упругих напряжений. Ниже приведены формулы для энергий этих взаимодействий.

Предварительно сделаем замечание относительно использования системы единиц. При решении задач большинством теоретиков используется система единиц СГСМ, так как все соотношения при этом выглядят проще. Поэтому имеем: [длина]=см, [энергия]=эрг/см3, [константа магнитной анизотропии, K]= эрг/см3, [обменный параметр, A]=эрг/см, [плотность энергии доменных границ, g]=эрг/см2, [намагниченность насыщения, Js]=Гс, [напряженность магнитного поля, H]= Э,

Обменные взаимодействия. В сильномагнитных материалах магнитные моменты соседних атомов ориентируются благодаря обменному взаимодействию, которое является частью кулоновского взаимодействия. При формировании доменной структуры возникает магнитная неоднородность (доменные границы), вследствие чего возникает добавка к обменной энергии, связанная с непараллельностью спинов в этом распределении. Если считать намагниченность J(x,y,z)непрерывным векторным полем, то в одномерном случае:



, где

Здесь a – постоянная решетки, n – число магнитоактивных атомов в элементарной ячейке, J – величина обменного интеграла, S – величина спина. Для простой кубической (п.к.) решетки: n=1; оцк: n=2; гцк: n=4

Магнитная анизотропия.Явление магнитной анизотропии заключается в том, что энергия магнитного кристалла зависит от ориентации магнитного момента относительно кристаллографических осей. Выражения для энергии магнитной анизотропии отражают симметрию кристалла.

Энергия для кубического кристалла, выраженная через направляющие косинусы (на ед. объема):

В частности для Fe: K1=4.72*105 эрг/см3; K2= -0.075*105 эрг/см3;

Для Ni: K1= -5.7*104 эрг/см3; K2= -2.3*104 эрг/см3;

Если найти минимум энергии анизотропии в зависимости от ориентации намагниченности, то можно определить оси в кристалле, по которым будет ориентироваться намагниченность в отсутствие магнитного поля. Действуя таким образом, определяем для Fe оси легкого намагничивания типа <100>, а для Ni – типа <111>.

Для тетрагонального кристалла:

Для гексагонального кристалла:

В частности для Co: K1= 4.5*106 эрг/см3; K2=1.44*106 эрг/см3; осью легкого намагничивания является ось С, перпендикулярна базисной плоскости элементарной ячейки. Если K1<0, а K2, K3, K4 – малы, то ось «С» становится трудной осью, а перпендикулярная к ней плоскость – плоскостью легкого намагничивания.





Дата добавления: 2015-05-14; просмотров: 1041; Опубликованный материал нарушает авторские права? | Защита персональных данных | ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ


Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Только сон приблежает студента к концу лекции. А чужой храп его отдаляет. 7991 - | 6864 - или читать все...

Читайте также:

 

3.80.128.196 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.


Генерация страницы за: 0.003 сек.