Если коэрцитивная сила мала (узкая петля гистерезиса), то ферромагнетик называют мягким (левый рисунок).
Если коэрцитивная сила велика (широкая петля), то ферромагнетик называют жестким (правый рисунок).
5. Зависимость µ от H нелинейна.
B |
µ0 H + µ0 J |
J |
µ |
103 - 105 |
||||||
µ = |
µ0 H |
= |
µ0 H |
=1+ |
H |
. |
||||
Если H велико, то J Jнасыщения 1 |
J |
→ 0 и µ → 1. |
||||||||
H |
||||||||||
6. µ зависит от температуры. |
H |
TКюри: выше точки Кюри ферромагнетики превращаются в парамагнетики. |
|
Для никеля TКюри = 360°С. |
|
Для никеля TКюри = 780°С. |
|
Толкование свойств ферромагнетиков с позиций электронной теории
Из опыта:
1.Сильное намагничивание в сравнительно слабых полях.
2.Магнитные свойства отдельных атомов ферромагнетиков точно такие же, как и свойства атомов парамагнетиков.
3.Из опытов Эйнштейна и де-Гааза следует, что магнитные свойства ферромагнетиков обусловлены спиновым магнитным моментом электронов.
Вейс: Ферромагнитный эффект – коллективный эффект.
В отсутствие внешнего магнитного поля в ферромагнетиках существуют области, которые называются доменами (0,1-0,2 мм2), в пределах которых ферромагнетик намагничен спонтанно (самопроизвольно) до насыщения.
Сущность ферромагнетизма заключается в том, что между атомами вещества существуют значительные силы (обменные силы), которые заставляют нескомпенсированные магнитные моменты электронов выстраиваться параллельно друг другу независимо от того, есть ли внешнее поле или его нет. В результате в пределах некоторой области домена спины всех электронов ориентированы одинаково, т. е. эта область намагничена до предела (до насыщения).
Обменные силы
Ps |
Ps |
Ps |
Ps |
В целом магнетик не намагничен, т. к. направления намагничивания отдельных доменов различны. С включением внешнего намагничивающего поля магнитные моменты доменов начинают разворачиваться вдоль поля. В отличии от парамагнетиков, где ориентируются моменты отдельных атомов, намагничивание ферромагне- B0 тика – это коллективный эффект. Разворачивается магнитный момент
домена в целом.
B
разворот магнитного момента
(I) (II) B0 = µ0H
Процесс намагничивания можно разделить на следующие этапы:
I – слияние доменов, у которых собственные магнитные моменты близки по направлению к B0.
II– расширение границ доменов, у которых собственные магнитные моменты близки по направлению к B0.
III– разворот доменов грубой силой.
§ 8. Граничные условия
(См. "Диэлектрики".)
µ1 |
B1 |
∫BdS = 0 , |
|||||
S |
|||||||
µ2 |
. |
||||||
B2 |
B1n = B2n |
||||||
Нормальная составляющая вектора B не претерпевает скачка. |
|||||||
Т. к. B = µµ0H, |
H1n |
= |
µ2 |
. |
|||
H2n |
µ1 |
||||||
∫Hdl = 0 – отсутствуют макротоки на границе раздела двух сред.
l
H1τ = H2τ – тангенциальная составляющая вектора H не претерпевает скачка.
B1τ |
= |
µ1 |
– тангенциальная составляющая вектора B претерпевает скачок. |
||
H2τ |
µ2 |
y |
Ey(x) |
2 |
Ey(x + ∆x) |
Пусть E = Ey не меняется вдоль y и z, а |
||||||||||||||||
3 n1234 |
меняется только по оси x. |
|||||||||||||||||||
Ey |
||||||||||||||||||||
|
обход |
Рассмотрим уравнение (1). |
|||||||||||||||||||
4 |
Ey |
∫Edl = −∫ |
∂B |
dS . |
||||||||||||||||
1 |
∂t |
|||||||||||||||||||
x x + |
∆x |
x |
l |
S |
||||||||||||||||
z |
Мысленно выделим в пространстве два |
|||||||||||||||||||
Bz |
||||||||||||||||||||
6 |
5 |
контур 1-2-3-4, лежащий в |
||||||||||||||||||
∆x |
контура: |
|||||||||||||||||||
плоскости yx и контур 1-4-5-6, лежащий |
||||||||||||||||||||
в плоскости zx. |
||||||||||||||||||||
Распишем левую часть уравнения. |
||||||||||||||||||||
Циркуляцию вектора E по контуру можно представить в виде: |
||||||||||||||||||||
∫Edl = E y (x )l12 |
+ E y (x + ∆x )l34 |
cos π + E x l23 |
+ E x l41 |
= [E y (x )− E y (x + ∆x )]l12 . |
||||||||||||||||
l |
= 0 |
|||||||||||||||||||
Распишем правую часть уравнения (1). Поток вектора B через площадь, ограниченную |
||||||||||||||||||||
контуром 1-2-3-4, будет равен: |
||||||||||||||||||||
− ∫ |
∂B dS = − |
∂ |
∫BdS = |
|||||||||||||||||
S |
∂t |
∂t |
S |
|||||||||||||||||
1234 |
1234 |
|||||||||||||||||||
= {Потокпоповерхности S1234 можетсоздать |
Bz компонентатолькополя}= |
|||||||||||||||||||
= − |
∂ |
B |
S |
cosπ = |
∂Bz |
l ∆x . |
||||||||||||||
∂t |
∂t |
|||||||||||||||||||
z |
1234 |
12 |
||||||||||||||||||
Приравняем левую и правую части уравнения (1):
[Ey (x)− Ey (x + ∆x)]l12 = ∂∂Bz l12 ∆x . t
Разделив на ∆x, получим:
− |
Ey (x + ∆x)− Ey (x) |
= |
∂B |
z |
− |
∆Ey |
= |
∂B |
z . |
||||||
∆x |
∂t |
∆x |
∂t |
||||||||||||
∂Ey |
= − |
∂B |
|||||||||||||
Пусть ∆x → 0. Тогда |
z |
. |
(3) |
||||||||||||
∂x |
∂t |
||||||||||||||
Из уравнения (2): ∫Hdl = ∫∂D dS , |
|||||||||||||||
l |
S ∂t |
||||||||||||||
для контура 1-4-5-6, проделав аналогичные выкладки, получим:
∂H |
∂Dy |
|||
∂xz = − |
. |
(4) |
||
∂t |