Первый член уравнения (1.200) лредставляет собой магнитостатическую энергию, второй- магнитную энергию взаимодействия намагниченной частицы с внешним полем Я.

Из условия нахождения минимума энергии {dEfdQ=0), принимая во внимание, что коэрцитивной силе соответствует значение 6=0, получим

с= \N,-Na\Is- (1.201)

Максимально возможное для данного вещества значение Яс соответствует сильно вытянутой частице, для которой можно считать, что Na=0; Nb=42- Тогда

tic=U- (1-202)

Z е 8 ID П /« 1Б IB 70 Втношение осей

Рис. 1.45. Зависимость коэрцитивной силы эллипсоидной частицы железа, обусловленной анизотропией формы, от отношения осей эллипсоида

На рис. 1.45 представлена зависимость коэрцитивной силы эллипсоидной частицы, обусловленной только анизотропией формы, от отношения осей эллипсоида для железа (/s=l,7-105 А/м). Из рис. 1.45 видно, что при отношении осей уже порядка 10 условия близки к предельным.

Для системы хаотически ориентированных частиц коэрцитивная сила определяется выражением

H,=c\Nb-Na\Is (1.203)

где с=0,48 - числовой коэффициент.

В табл. 1.2 приведены максимальные значения коэрцитивной силы мелких (однодоменных) частиц, обусловленные различными причинами.

Таблица 1.2. Максимальные значения коэрцитивной силы мелких (однодоменных) частиц, обусловленные различными причинами

* Расчет выполнен для с=2.10« Па=20 650 кгс/см

В общем случае коэрцитивную силу, вызванную необратимыми процессами вращения, можно представить как сумму трех рассмотренных составляющих:

+ c\N,-N,\I„- .

(1.204)

по то

2W -

50- WD

150 200Т),тМ

где индексы /С, а, N при коэрцитивной силе означают природу ее возникновения.

Необратимые ироцеосы вращения существенным образом влияют на магнитные характеристики не только мелких порошков, но

также тонких магнитных пленок, высококоэрцитивных гетерогенных ферромагнитных сплавов и некоторых других групп магнитных материалов. Од-нодоменность структуры и связанный с этим рост влияния необратимых процессов вращения на коэрцитивную силу хорошо иллюстрируется изображенной на рис. 1.46 зависимостью Яс от диаметра частицы для Мп-Bi.

Гистерезис, обусловленный ростом зародышей перемагничивании. Ранее указывалось, что в материале могут возникать зародыши перемагничива-ния, которые можно также создавать искусственно. Это было осуществлено в опытах ряда исследователей. Удалось даже выделить (путем травления образца) зародыши из общего объема Рис. L46. Зависимость коэрци- материала, т. е. непосредственно дока-тТГплаГмп1Т7до::н: зать их существование. При действии

внешнего поля с направлением, обратным первоначальному намагничиванию, происходит постепенный рост зародышей до критических размеров, после чего рост энергетически выгоден, т. е. энергетически выгоден процесс перемагничивании. Поле, соответствующее началу этого процесса, называют полем старта Яст-Затем перемагничивание может происходить при поле, меньшем Яст, называемом критическим Яо. Это (Яо<Яст) объясняется следующим образом. Для образования зародыша перемагничивании необходима энергия, идущая на создание граничного слоя между зародышем и окружающей его средой. Для дальнейшего перемагничивании образца граничный слой во время движения должен преодолевать потенциальные барьеры, возникающие из-за неоднород-ностей материала. При этом затрачиваемая энергия может быть меньше -той, которая требовалась для образования граничного слоя.

Гистерезис, обусловленный задержкой роста зародышей пе-ремагничивания, наиболее наглядно можно проанализировать на материалах с прямоугольной петлей гистерезиса. У таких ма-

для доменных структур:

а ыногодоменная; б - многодоменная без поверхности ix замыкающих областей; в - переходная; г - однодоменная

Рис. 1.47. Схема установки для исследования процессов, связанных G обравованием зародышей перемагничивания

териалов перемагничивание осуществляется единственным скачком.

Экспериментальное исследование процесса роста зародышей перемагничивания можно провести на установке, схема которой изображена на рис. 1.47. Исследуемый образец представляет собой тонкую проволоку АВ из материала с незначительной кристаллографической анизотропией, например из пермаллоя. В проволоке путем ее растяжения создаются сильные механические напряжения. При этом вьшолняются условия Еа>Ек и в направлении оси проволоки ЕО. Такой образец имеет однородную структуру и одну ось легкого намагничивания, хотя материал поликристаллический. Образец намагничивают до насыщения, создавая магнитное поле в соленоиде /. Затем поле уменьшают до нуля, коммутируют и увеличивают до некоторого значения Я<Яст. При этом перемагничивание еще не наступает. Если теперь посредством

соленоида 2 создать на коротком участке поле, дополняющее Я до Яст, то вследствие возникновения на этом участке зародыша перемагничивания и его дальнейшего роста произойдет перемагничивание проволоки в направлении, обратном первоначальному. Индикаторные катушки 3 и 4, подключенные к осциллографу, позволяют измерять скорость перемещения граничного слоя, которая зависит от материала и условий проведения опыта и составляет 50-300 м/с. Таким скоростям соответствует приблизительно прямо-Рис. L48. Образование прямо- УГОЛьная форма петли гистерезиса. На угольной петли гистерезиса при РИС 1.48 приведены прямоугольные растяжении проволоки из спла- петли гистерезиса проволоки из Fe-Ni ва Fe-Ni сплава (Ni-14%) без натяжения и

в растянутом состоянии.

вшмпа

§ 1.12. Антиферромагнетизм и ферримагнетизм

Как отмечалось (§ 1.1), антиферромагнетики и ферримагнетики обладают атомным магнитным порядком, при котором даже в отсутствие внешнего поля энергетически выгодно антипараллельное расположение соседних спинов. У антиферромагнетиков имеет место взаимная компенсация магнитных моментов атомов,а у фер-