Procese în timpul magnetizării feromagneților
Într-un feromagnet, atunci când este expus unui câmp magnetic extern, au loc procese care duc la o creștere a magnetizării feromagnetului în direcția câmpului. În starea de demagnetizare completă, o probă feromagnetică este formată din regiuni (domenii) mici cu un volum de 10 -9 ÷10 -6 cm 3, uneori până la 10 -3 cm 3 , fiecare dintre ele magnetizate la saturație JS, dar vectorii de magnetizare spontană a domeniilor Js sunt aranjați astfel încât magnetizarea totală a probei este J = 0.
Reorientarea vectorilor de magnetizare a domeniului în direcția câmpului aplicat include deplasarea, rotația și paraprocesele.
Procesul de deplasare într-un feromagnet multidomeniu constă în mutarea limitelor dintre domenii; volumul domeniilor, ai căror vectori Js fac cel mai mic unghi cu direcția câmpului magnetic H, crește în acest caz datorită domeniilor învecinate cu o orientare energetic mai puțin favorabilă a lui Js față de câmp.
Procesul de rotație constă în rotirea vectorilor Js în direcția câmpului H. Motivul posibilei întârzieri sau accelerare a procesului de rotație este anizotropia magnetică a feromagnetului (inițial, vectorii domeniului Js sunt direcționați de-a lungul axele de magnetizare, care în general nu coincid cu direcția H). Cu coincidența completă a lui Js cu direcția lui H, se realizează așa-numita saturație magnetică tehnică, care este egală cu valoarea lui Js a unui feromagnet la o temperatură dată.
Anizotropia magnetică este asociată cu natura anizotropă a interacțiunii magnetice dintre purtătorii atomici ai momentului magnetic în substanțe. În solidele policristaline, anizotropia magnetică la scară macro nu se manifestă de obicei. Dimpotrivă, în monocristalele, anizotropia magnetică duce la efecte observabile mari, de exemplu, la o diferență de magnitudine.susceptibilitatea magnetică a feromagneților de-a lungul diferitelor direcții ale cristalului.
Paraprocesul constă în alinierea momentelor magnetice elementare de-a lungul câmpului, care, datorită efectului dezorientator al mișcării termice, au fost deviate de la direcția Js în domenii. În acest caz, valoarea magnetizării J a feromagnetului tinde spre valoarea sa la zero absolut. Paraprocesul dă în majoritatea cazurilor o creștere foarte mică a magnetizării, astfel încât magnetizarea feromagneților este determinată în principal de procesele de deplasare și rotație.
Dacă magnetizarea unui feromagnet se realizează cu o creștere monotonă și lentă a câmpului din starea de demagnetizare completă (J=0, H = 0), atunci dependența rezultată J(H) se numește curba de prima magnetizare. De obicei este împărțit în 5 secțiuni (Fig.)
Fig. Curba primei magnetizări și o reprezentare schematică a proceselor de magnetizare într-un feromagnet multidomeniu: I - regiunea de magnetizare reversibilă, II - regiunea Rayleigh, III - regiunea cu cea mai mare permeabilitate, IV - regiunea de apropiere de saturație, V - regiune de paraproces
Pe fig. este prezentată o curbă tipică de histerezis magnetic într-un feromagnet. Din punctul 0 (H = 0, J = 0), cu creșterea lui H, valoarea lui J crește de-a lungul curbei 1 - curba principală de magnetizare - și într-un câmp puternic H ≥ Hm devine aproape constantă și egală cu magnetizarea de saturație JS ( corespunde valorii de inducție a saturației ). Pe măsură ce H scade, inversarea dependenței J(H) nu corespunde curbei 1, iar la H = 0 magnetizarea nu revine la J = 0. Această modificare corespunde curbei de demagnetizare 2; inducția reziduală Br). Pentru o completaredemagnetizarea probei (J = 0) este necesar să se aplice un câmp invers -HC, numit forță coercitivă. Când câmpul invers atinge -Hm, proba este magnetizată la saturație -JS în direcția inversă. Cu o modificare suplimentară a H de la -Hm la +Hm, magnetizarea corespunde curbei 3. Ramurile 2 și 3, rezultate dintr-o modificare ciclică a H, formează împreună o curbă închisă, numită buclă de histerezis limită.
Fig. Curbele de magnetizare primară (1) și inversare a magnetizării (2, 3) a unui feromagnet.