December 05 2016 16:36:35
School Nogma
Навигация
 
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
 
эффект Баркгаузена
Физические основы информации

Все особенности кривых намагничивания I(H) ферромагнетиков определяются поведением доменов. В области относительно небольших магнитных полей намагниченность растет с увеличением поля H за счет процесса смещения границ доменов, который приводит к увеличению объема тех доменов, где вектор img620 направлен в ту же сторону, что и вектор img621. При смещении границ домены меняют форму, объем и энергию. Область наибольших значений img622 на кривой намагничивании соответствует необратимым смещениям границ. В ней наблюдается эффект Баркгаузена (1919г.) – скачкообразное изменение намагниченности при плавном нарастании величины внешнего магнитного поля. Дело заключается в том, что имеющиеся в материале различного рода неоднородности в виде дислокаций, остаточных механических напряжений, примесей препятствуют плавной перестройке доменной структуры. Из-за задержек в смещении границ доменов кривая намагничивания имеет ступенчатый характер. Эффект Баркгаузена доказывает существование доменов и позволяет оценить их размеры.

Скачкообразное изменение намагниченности может быть вызвано не только плавным изменением внешнего магнитного поля, но и плавным изменением температуры, механической нагрузки и т. д., когда воздействие на ферромагнетик меняет его доменную структуру.

При дальнейшем повышении напряженности магнитного поля рост намагниченности осуществляется также за счет процесса вращения вектора намагниченности img623 в направлении вектора img624 для отдельных доменов. Техническое насыщение намагниченности ферромагнитного образца, когда

img625

достигается при совпадении направлений векторов img626 и img627.

Если после достижения насыщения начать уменьшать величину внешнего магнитного поля, намагниченность тоже будет уменьшаться, но по кривой I(H), лежащей выше кривой первого намагничивания из начального состояния с H = B = I = 0. Иными словами, наблюдается магнитный гистерезис. При циклическом перемагничивании наблюдаются статические петли гистерезиса, площадь которых пропорциональна потерям энергии за один цикл перемагничивания. С помощью кривых намагничивания измеряют остаточную намагниченность I ≠ 0 при H = 0, коэрцитивную силу Hс ≠ 0 при I = 0 и относительную магнитную проницаемость img628 как функцию внешнего магнитного поля. Они служат для расчета магнитных цепей электромагнитов, магнитных пускателей, реле, измерительных преобразователей и других устройств.

Физическая природа ферромагнетизма была объяснена с помощью законов квантовой механики, где принцип Паули накладывает определенные условия на волновую функцию системы электронов. Волновая функция системы фермионов должна быть антисимметричной и менять знак на противоположный при перестановке любых двух фермионов системы. Построенная таким образом волновая функция двух электронов при вычислении энергии их кулоновского взаимодействия дает дополнительное слагаемое – обменную энергию, отсутствующее в случае вычисления этой энергии по законам классической физики. Обменная энергия является функцией так называемого обменного интеграла, который может иметь как положительный, так и отрицательный знак. Если его знак положителен, энергетически выгодна одинаковая ориентация спинов электронов, т.е. спонтанное намагничивание. Если знак обменного интеграла отрицательный, энергетически выгодной становится антипараллельная ориентация спинов соседних электронов. В последнем случае наблюдается антиферромагнетизм. Для полноты картины следует также отметить существование ферримагнетиков, где магнитные моменты атомных носителей магнетизма образуют две или больше магнитных подрешеток с магнитными моментами, направленными навстречу друг другу. Обычно подрешетки различаются тем, что содержат ионы разной валентности или разных металлов. Ферромагнетизм можно рассматривать как частный случай ферримагнетизма, когда имеется только одна подрешетка. Антиферромагнетизм есть другой частный случай ферримагнетизма, когда все подрешетки состоят из одинаковых магнитных ионов и суммарная намагниченность равна нулю.

Внутриатомная магнитная индукция может достигать значений Ba ≈ 100Тл (для сравнения укажем, что у магнитного поля Земли вблизи ее поверхности B ~ 10-4Тл, у магнитного поля солнечных пятен B ~ 1Тл), поэтому для наблюдения нелинейных магнитных эффектов внутри атомов требуются поля B ~ Ba. Такие поля получаются в лабораторных условиях с помощью импульсных соленоидов, через обмотку которых пропускают короткие импульсы тока. Сверхсильные магнитные поля достигаются посредством направленного взрыва проводящей полой трубы, в которой предварительно создано сильное импульсное магнитное поле. Продукты взрыва сжимают область магнитного поля, которое растет как 1/R2, где R – радиус трубы, если магнитный поток внутри трубы сохраняется постоянным. Магнитное поле в таких взрывомагнитных генераторах достигает значений ~104Тл и выше. Однако достичь магнитных полей, какие существуют в пульсарах, т.е. получить B ~ 1011Тл, в земных условиях, по-видимому, невозможно.

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.05 секунд 4,195,169 уникальных посетителей