Намагничивание

процессы, протекающие в ферромагнетике при действии на него внешним магнитным полем и приводящие к возрастанию намагниченности (См. Намагниченность) ферромагнетика в направлении поля. В состоянии полного размагничивания ферромагнитный образец состоит из небольших областей (Доменов, объёмом 10-9—10-6 см3, иногда до 10-3 см3), каждая из которых намагничена до насыщения Js, но при этом векторы самопроизвольной намагниченности доменов Js располагаются так, что суммарный магнитный момент образца J = 0. Н. Состоит в переориентации векторов намагниченности доменов в направлении приложенного поля. Включает процессы смещения, вращения и парапроцесс. Процесс смещения в многодоменном ферромагнетике заключается в перемещении границ между доменами.

Объём доменов, векторы Js которых составляют наименьший угол с направлением напряжённости магнитного поля Н, при этом увеличивается за счёт соседних доменов с энергетически менее выгодной ориентацией Js относительно поля. При своём смещении границы доменов могут менять форму, размеры и собственную энергию. Эти факторы в одних случаях способствуют, в других препятствуют процессу смещения. Обычно задержка смещения (и Н.) происходит при встрече границы с какими-либо неоднородностями структуры ферромагнетика (атомами примесей, дислокациями, микротрещинами и др.). Для возобновления смещения необходимо вновь изменять Н (либо температуру или давление). Процесс вращения состоит в повороте векторов Js в направлении поля Н.

Причиной возможной задержки или ускорения процесса вращения является Магнитная анизотропия ферромагнетика (первоначально векторы Js доменов направлены вдоль осей лёгкого намагничивания, в общем случае не совпадающих с направлением Н). При полном совпадении Js с направлением Н достигается т. Н. Техническое магнитное насыщение, равное величине Js ферромагнетика при данной температуре. Парапроцесс заключается в выстраивании вдоль поля элементарных магнитных моментов, которые из-за дезориентирующего действия теплового движения были отклонены от направления Js в доменах. При этом величина намагниченности J ферромагнетика стремится к её значению при абсолютном нуле. Парапроцесс в большинстве случаев даёт очень малый прирост намагниченности, поэтому Н.

Ферромагнетиков определяется в основном процессами смещения и вращения. Если Н. Ферромагнетика осуществлять при монотонном и медленном возрастании поля из состояния полного размагничивания (J = Н = 0), то полученную зависимость J(H) называют кривой первого (первоначального) Н. (см. Намагничивания кривые). Эту кривую обычно подразделяют на 5 участков (рис. 1). Участок I — область начального, или обратимого, намагничивания, где J = χaH. В этой области протекают главным образом процессы упругого смещения границ доменов (при постоянной начальной магнитной восприимчивости (См. Магнитная восприимчивость) χa). Область Рэлея (II) характеризуется квадратичной зависимостью J от Н (в этой области χ линейно возрастает с Н). В области Рэлея Н.

Осуществляется благодаря процессам смещения. Обратимым, линейно зависящим от Н, и необратимым, квадратично зависящим от Н (см. Рэлея закон намагничивания). Область наибольших проницаемостей (III) характеризуется быстрым ростом J, связанным с необратимым смещением междоменных границ. Н. На этом участке происходит скачками (см. Баркгаузена эффект). В области приближения к насыщению (IV) основную роль играют процессы вращения. Участок V — область парапроцесса. Если после достижения состояния магнитного насыщения Js (в поле Hs) начать уменьшать Н, то будет уменьшаться и J, но по кривой, лежащей выше кривой первого намагничивания (явление магнитного Гистерезиса). Гистерезисные явления сказываются и при Н. — они затрудняют рост J с увеличением поля, при их устранении значение J уже в слабых полях приближается к Js, отличаясь от неё на величину, обусловленную процессами вращения (рис.

2). Вклад процессов смещения и вращения в результирующую намагниченность ферромагнитного образца на различных участках кривой намагничивания зависит от его магнитной текстуры, наличия дефектов кристаллической решётки, формы образца и других факторов. Существенное влияние формы образца на ход кривой Н. (рис. 3) обусловлено действием размагничивающего фактора (См. Размагничивающий фактор). Лит. Вонсовский С. В., Магнетизм, М., 1971. Киренский Л. В., Магнетизм, 2 изд., М., 1967. Кифер И. И. И Пантюшин В. С., Испытания ферромагнитных материалов, М. — Л., 1955. Рис. 1. А — кривая первого намагничивания. I — область обратимого намагничивания, II — область Рэлея, III — область наибольших проницаемостей, IV — область приближения к насыщению, V — область парапроцесса.

Б — схематическое изображение процессов намагничивания в многодоменном ферромагнетике. Рис. 2. Безгистерезисная кривая намагничивания. Теоретическая (1) и экспериментальная (2). Для сравнения приведена кривая первого намагничивания (3). Наклон экспериментальной безгистерезисной кривой обусловлен неоднородностями материала (пустотами, трещинами и т. П.), на которых образуются внутренние размагничивающие поля. Рис. 3. Кривые намагничивания ферромагнитных образцов различной длины и формы. 1 — тороид. 2 — длинный тонкий образец. 3 — короткий толстый образец. Нразм — внутреннее размагничивающее поле, зависящее от формы образца..