НАМАГНИЧИВАНИЕ

Процессы установления намагниченности, протекающие в в-ве при действии на него внеш. магн. полем. В диамагнетиках Н. состоит в возникновении микроскопических индукц. токов, создающих намагниченность, направленную против внеш. магн. поля. В парамагнетиках происходит ориентация хаотически колеблющихся магнитных моментов атомов или ионов в направлении поля. При этом энергия от системы магн. моментов передаётся крист. решётке в-ва и процесс Н. характеризуется временем спин-решёточной релаксации.

Более сложные процессы происходят при намагничивании ферромагнетика. В состоянии полного размагничивания ферромагн. образец состоит из большого числа доменов, каждый из к-рых намагничен до насыщения, но при этом их векторы намагниченности Js направлены так, что суммарный магнитный момент образца М=SiJsi=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 к-рых составляют наименьший угол с направлением напряжённости магн. 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 собств. энергию. Эти факторы в одних случаях способствуют, в других препятствуют процессу смещения. Обычно задержка смещения (и Н.) происходит при встрече границы домена с к.-л. неоднородностями структуры ферромагнетика (атомами примесей, дислокациями, микротрещинами и др.). Для возобновления смещения необходимо вновь изменять Н (либо темп-ру или давление).

Процесс вращения состоит в повороте векторов Js в направлении поля Н. Причиной возможной задержки или ускорения процесса вращения явл. магнитная анизотропия ферромагнетика (первоначально векторы 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 темп-ре.

Парапроцесс в большинстве случаев даёт очень малый прирост намагниченности, поэтому Н. ферромагнетиков определяется в осн. процессами смещения и вращения.

Если ферромагнетик, находящийся в состоянии полного размагничивания (J=0), намагничивать в монотонно и медленно возрастающем поле, то получающуюся зависимость J (H) наз. кривой первого (первоначального) Н. (см. НАМАГНИЧИВАНИЯ КРИВЫЕ). Эту кривую обычно подразделяют на пять участков (рис. 1, а и б). Участок I — область начального, или обратимого, намагничивания, где J=caH. В этой области протекают гл. обр. процессы упругого смещения границ доменов (при пост. начальной магнитной восприимчивости cа). Участок II (область Рэлея) характеризуется квадратичной зависимостью J от Н (в этой области c. линейно возрастает с H). В области Рэлея Н. осуществляется благодаря процессам смещения, как обратимым, линейно зависящим от H, так и необратимым, квадратично зависящим от H (см. РЭЛЕЯ ЗАКОН НАМАГНИЧИВАНИЯ).

Рис. 1. а — кривая первого намагничивания; 6 — схематич. изображение процессов намагничивания в многодоменном ферромагнетике.

Область наиб. 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) осн. роль играют процессы вращения. Участок V — область парапроцесса.

Рис. 2. Безгистерезисная кривая намагничивания: теоретическая (1) и экспериментальная (2). Для сравнения приведена кривая первого намагничивания (3). Наклон кривой (2) обусловлен неоднородностями материала (пустотами, трещинами и т. п.), на к-рых образуются внутренние размагничивающие поля.

Если после достижения состояния магн. насыщения Js (в поле Hs) начать уменьшать H, то будет уменьшаться и J, но по кривой, лежащей выше кривой первого намагничивания (магн. гистерезис). Гистерезис сказывается и при Н.— он затрудняет рост J с увеличением поля, при отсутствии гистерезиса значение J уже в слабых полях приближается к Js, отличаясь от Js на величину, обусловленную процессами вращения.

Рис. 3. Кривые намагничивания ферромагн. образцов разл. длины и формы: 1 — тороид; 2 — длинный тонкий образец; 3 — короткий толстый образец; Нразм— внутр. размагничивающее поле, зависящее от формы образца.

Вклад процессов смещения и вращения в результирующую намагниченность ферромагн. образца на различных участках кривой намагничивания зависит от его текстуры магнитной, наличия дефектов крист. решётки, формы образца и др. факторов. Существенное влияние формы образца на ход кривой Н. обусловлено действием собств. магн. поля образца (размагничивающего фактора, рис. 3).