Магнитная энергия ферромагнетиков

Коэффициент пропорциональности N, учитывающий форму и размеры тела, называется размагничивающим фактором. Магнитная энергия ферромагнетика, находящегося в собственном размагничивающем поле Hi, равна [c.296]

Магнитная энергия ферромагнетиков [c.99]

В области вращения обратимые тепловые эффекты обусловлены изменением внутренней магнитной энергии ферромагнетика, которая, как выше отмечалось, определяется магнитной анизотропией кристалла и упругими напряжениями. [c.240]

Возбуждения значительно меньшей энергии образуются в том случае, когда все спины повертываются лишь частично. Такая спиновая волна схематически изображена на рис. 10.12. Из рисунка видно, что спиновые волны представляют собой колебания относительной ориентации спинов в кристалле. Они сходны с упругими волнами в кристалле (фононами). Спиновые волны также квантованы. Квант энергии спиновой волны получил название магнон. При повышении температуры число магнонов возрастает, а результирующий магнитный момент ферромагнетика соответственно уменьшается. При малой плотности магнонов взаимодействие их друг с другом можно не учитывать и, следовательно, магноны можно считать идеальным газом. Газ магнонов, так же как и газ фононов, подчиняется. статистике Бозе — Эйнштейна. Если известны [c.340]

Магнитная энергия. Эта энергия ферромагнетика во внешнем магнитном поле Н [c.348]

Ферромагнетик (для простоты будет считать его монокристаллом), помещенный в магнитное поле И и приобретший однородную намагниченность обладает магнитной энергией [c.295]

Качественный анализ кривой намагничивания. В отсутствие внешнего поля домены ориентируются так, что суммарный магнитный момент ферромагнетика в целом равен нулю (рис. 11.13, г), так как это отвечает минимуму свободной энергии системы. При наложении поля Н ферромагнетик намагничивается, приобретая отличный от нуля магнитный момент. По характеру физических явлений, протекающих в ферромагнетике, процесс намагничивания можно разделить на три стадии. [c.298]

Наноструктурное состояние влияет на свойства ферромагнетиков. Ферромагнитные материалы имеют доменную структуру, которая возникает в результате минимизации суммарной энергии ферромагнетика в магнитном поле. Согласно [328], она включает энергию обменного взаимодействия, минимальную при параллельном расположении спинов электронов энергию кристаллографической магнитной анизотропии, обусловленную наличием в кристалле осей легкого и трудного намагничивания магнитострикционную, связанную с изменением равновесных расстояний между узлами решетки и длины доменов магнитостатическую, связанную с существованием магнитных полюсов как внутри кристалла, так и на его поверхности. Замыкание магнитных потоков доменов, расположенных вдоль осей легкого намагничивания, снижает магнитостатическую энергию, тогда как любые нарушения однородности ферромагнетика (границы раздела) увеличивают его внутреннюю энергию. [c.94]

Достижение таких значений магнитной энергии становится возможным при условии использования одноосных ферромагнитных соединений с намагниченностью насыщения более 2,44 Тл . Среди классических ферромагнетиков такой намагниченностью насыщения при климатических температурах обладают сплавы Fe- o (2,45 Тл), при температурах жидкого гелия редкоземельные металлы ТЬ (3,27), Но (3,75), Dy (3,70), Ег (3,42), Тт (2,72 Тл). [c.510]

Минимальное значение температурного коэффициента линейного расширения (1,5 10 1/ С) в интервале температур от -60 до + 100 °С имеет сплав с 36 % никеля - 36Н, называемый инвар. Малое значение температурного коэффициента линейного расширения сплавов инварного типа имеет ферромагнитную природу и связано с большой магнитострикцией, т.е. изменением размеров ферромагнетика при его намагничивании. Размеры изделий инварного сплава определяются двумя составляющими нормальной, зависящей от энергии связи между атомами, и магнитострикционным увеличением размера, вызванным внутренним магнитным полем ферромагнетика. С увеличением температуры размер любого тела растет вследствие ослабления межатомных связей, но в сплавах инварного типа этот рост компенсируется уменьшением магнитострикционной составляющей, поскольку увеличение тепловых колебаний атомов влечет за собой снижение намагниченности, а, следовательно, и магнитострикции. [c.127]

Как известно, в массивном ферромагнетике возникает доменная структура замкнутых внутренних магнитных потоков,, обусловленная конкуренцией разных видов магнитной энергии. Замыкание магнитных потоков уменьшает количество полюсов образца, а следовательно, и связанную с этими полюсами магнитостатическую энергию. Домены, представляющие собой области ферромагнетика, спонтанно намагниченные до насыщения, располагаются преимущественно вдоль направлений легкого намагничивания. Вместе с тем замыкающие домены, не удовлетворяющие этому условию, а также граничные [c.314]

Пусть магнитно-мягкий ферромагнетик содержит немагнитные включения в форме сфер радиуса г, располагающихся, Б узлах простой кубической решетки с постоянной решетки I. Когда доменная граница пересекает включение, площадь границы,, а следовательно, и ее энергия уменьшаются. [c.59]

Для возникновения атомного магнитного порядка тепловой энергии разупорядочения должна противодействовать энергия упорядочения. Вейсс предполагал, что эта энергия имеет магнитную природу. Однако расчеты и опыты Я. Г. Дорфмана показали, что доля магнитной энергии в образовании спонтанного намагничивания составляет всего около 0,1 о от требуемой. Природу этой энергии установили на основе квантовомеханических представлений Я. И. Френкель и независимо от него В. Гейзенберг. Причиной образования атомного ферромагнитного порядка является наличие в ферромагнетиках электростатической [c.275]

Магнитнотвердые стали и сплавы применяют для постоянных магнитов. Магнитная энергия постоянного магнита тем выше, чем больше остаточная индукция Вг и коэрцитивная сила Не. Магнитная энергия пропорциональна произведению бгХ Х с- Учитывая, что величина Вг ограничена магнитным насыщением ферромагнетика (железа), увеличение магнитной энергии достигается повышением коэрцитивной силы Н . [c.342]

При воздействии магнитного поля на ферромагнетик изменяется его магнитная (доменная) структура. При этом возрастает внутренняя энергия ферромагнетика. Выражение для изменения внутренней энергии единицы О бъема ферромагнетика в магнитном поле может быть записано в виде [c.13]

При разбиении одноосного ферромагнетика на 180°-ные домены выражение для магнитной энергии, приходящейся на объем с площадью сечения, равной единице (сечения, перпендикулярного направлению намагниченности, рис. 1-3), может быть записано в виде [c.28]

Рассмотрим сначала случай ферромагнетика. Выражение для магнитной энергии при этом можно записать в виде [c.371]

Рис. 10.18,2, на котором изображена часть петли гистерезиса, наглядно показывает, что процесс размагничения отстает от уменьшающего поля. Это значит, что энергия, полученная ферромагнетиком при намагничении, не полностью отдается в процессе размагничения. Часть энергии теряется. Найдем значение потерянной энергии. Пусть при Н==0 образец был ненамагничен (т. е. J=0). Магнитная энергия, накапливаемая образцом при увеличе- [c.345]

Обсудим теперь вопрос почему образуются ферромагнитные домены Ответ на этот вопрос дали Ландау и Лифшиц. Они но казали, чта образование доменной структуры является следствием существование в ферромагнитном образце конкурирующих вкладов в полную энергию тела. Полная энергия Е ферромагнетика складывается из 1) обменной энергии Еовм, 2) энергии кристаллографической магнитной анизотропии Ек- 3) энергии магнитострик-ционной деформации Ех 4) магнитоупругой энергии Ес 5) магнитостатической энергии Ео] 6) магнитной энергии Таким образом, [c.346]

Магнитная анизотропия. Различие магнитных свойств ферромагнетика вдоль неэквивалентных направлений в теле, называемое магнитной анизотропией, наиболее выражено в монокристаллах. iMepoft магнитной анизотропии является работа намагничивания, необходимая для поворота вектора J из положения вдоль оси легкого намагничивания, вдоль которой этот вектор направлен в отсутствие поля, в новое положение — вдоль внешнего поля. Эта работа определяет плотность свободной энергии магнитной анизотропии а, Дж/м , которая следующим образом выражается через углы между вектором намагниченности J и кристаллографическими осями [c.614]

Замечательной ос бенностью-ферритов является их высокое электрическое сопротивление, превышающее сопротивление металлических ферромагнетиков в 10 —раз. Эта особенность позволила разрешить казалось бы совершен[ю непреодолимую трудность, возникшую в технике высоких и сверхвысоких частот (ВЧ и СВЧ техника) в вопросе использования магнитных материалов. Дело в том, что в большинстве радиотехнических устройств, в которых применяются магнитные поля, для усиления этих полей в катушки с током помеш,ают сердечники (магнитопроводы) из ферромагнитных материалов. При питании катушек постоянным током сердечники можно изготовлять из сплошного ферромагнетика, например железа, пермаллоя и др. При питании же переменным током, особенно повышенной частоты, такие сердечники уже непригодны, так как при перемагничивании в них возникают сильные вихревые токи, которые не только увеличивают потери энергии и снижают к, п. д. устройств, но и могут настолько нагревать сердечник, что устройство перестает работать или даже выходит из стрэя. Поэтому сердечники изготавливают из тонких листов и мелких частиц ферромагнетиков, изолированных друг от друга. Это позволило значительно уменьшить вихревые токи, но не сняло всех трудностей, связанных с потерями, скин-эффектом и т. д., особенно сильно проявляюш,ихся на высоких и сверхвысоких частотах. Успех был достигнут лишь с разработкой ферритов, сочетающих в себе магнитные свойства ферромагнетиков с электрическими свойствами диэлектриков. [c.302]

В ферромагнетиках, в отличие от парамагнитных тел, между неспаренными электронами внутренних недостроенных оболочек имеет место сильное обменное взаимодействие, вызывающее упорядоченное расположение их СПИновых магнитных моментов и спонтанное намагничивание доменов до насыщения Это приводит к существенным особенностям в протекании резонансного поглощения высокочастотной энергии ферромагнетиками, которое называют ферромагнитным резонансом. Физическая суть его состоит е том, что под действием внешнего магнитного поля Нд, намагничивающего ферромагнетик до насыщения, полный магнитный момент образца М начинает прецессировать вокруг этого поля с ларморовой частотой ojl, зависящей от Яо (11.25). Если на такой образец наложить высокочастотное электромагнитное поле, перпендикулярное Яо, и изменять его частоту ш, то при ю = i. наступает резкое (резонансное) усиление поглощения энергии поля. Резонанс наблюдается на частотах порядка 20-Г-30 ГГц в полях 4- 10 -А/м (л 5000 Э). Поглощение при этом на несколько порядкоз выше, чем при парамагнитном резонансе, так как магнитная восприимчивость ферромагнетиков (а следовательно, и магнитный момент насыщения М) у них много выше, чем у парамагнетиков. Кроме того, так как в формировании эффективного магнитного поля в ферромагнетиках участвуют размагничивающий фактор и поле магнитной анизотропии, то частота ферромагнитного резонанса оказывается зависящей от формы образца.и,направления поля относительно осей легкого намагничивания. [c.306]

ФЕРРОМАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС —резонансное поглощение эл.-магн. энергии ферромагнетиком, один из видов электронного магнитного резонанса в твёрдом теле. От электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) Ф. р. отличается тем, что поглощение энергии при Ф. р. на много порядков сильнее и условие резонанса (связь между резонансной частотой перем. поля и величиной пост. магн. поля) существенно зависит от формы образцов. Эти отличия вызваны тем, что Ф. р. является коллективным эффектом элементарные магн. моменты ферромагнетика сильно связаны и поглощение анергии происходит в результате взаимодействия перем. поля с суммарными магн. моментами макроскопич. объё.мов вещества. Поэтому описание Ф. р. возможно в рамках классич. макроскопич. теории. Термин Ф. р. иногда распространяют и на магн. резонанс в ферримагнетиках, поскольку теория Ф. р. применима к одному из типов колебаний намагниченности в ферримагнетиках. Однако резонанс в ферримагнетиках имеет ряд особенностей (см. Ферримагпитиый резонанс). Однородные колебания намагниченности, происходящие при Ф. р., могут рассматриваться как предельный случай элементарных возбуждений магн. системы ферромагнети-К 1—спиновых волн при волновом числе /f O. [c.306]

Эффект изменения магнитной проницаемости ферромагнетиков под давлением тесно связан с их магнитострикционным эффектом. Магнитоанизотропные, спонтанно намагниченные домены материала находятся в деформированном состоянии. Эти внутренние магнитострикционные деформации Я , вызванные намагниченностью насыщения / доменов, совпадающие с h по направлению, не создают общего напряженного состояния, так как домены ориентированы случайно и не создают общего магнитного поля, пока на них не действует внешняя напряженность магнитного поля. Внутренние механические напряжения а в материале, связанные с деформацией доменов, зависят в сильной степени от обработки материала (отжиг, закалка, наклеп, прокатка). Суммарная магнитная и упругая энергия в каждом домене в состоянии равновесия минимальна. Можно показать, что начальная магнитная проницаемость (АО (т. е. предел отношения индукции В к напряженности внешнего поля Н при Я- ) в ферромагнетике связана с h, h и внутренними механическими напряжениями а, соотношением [c.221]

Магнитотвердые стали и сплавы. Эти стали и сплавы применяют для постоянных магнитов. Мощность постоянного магнита тем выше, чем больше остаточная индукция В, и коэрцитивная сила Н . Магнитная энергия пропорциональна произведению Вг X Не-Учитывая, что величина В ограничена магнитным насыщением ферромагнетика (железа), увеличение мощности магнита достигается повышением коэрцитивной силы Я .. Для постоянных магнитов применяют высокоуглеродистые стали (чаще 1,0 o С), легированные хромом (3,0%) ЕХЗ, вольфрамом (6,0%) Е7В6 и одновременно хромом и кобальтом, ЕХ5К5, ЕХ9К15М и др. (ГОСТ 6862—54). [c.320]

Дж/мз, т. е. по величине намного превосходит энергию ферромагнетика с многодоменной магнитной структурой. При образовании на поверхности одноосно- [c.29]

Иногда его еще называют молекулярным полем или полем Вейсса, а честь Пьера Вейсса, который первым ввел в науку это понятие для ферромагнетиков. Обменное поле Вг играет роль реального магнитного поля в выражениях для энергии (—ц Ве) или крутящего момента (цХВе), действующего на магнитный момент ц. Однако поле Ве не является в действительности магнитным полем и поэтому не входит в уравнения Максвелла например, никакой плотности тока / с полем Ве не связано (соотношение го1 Н = 4я 7с для него ие имеет силы). Величина Ве обычно в 10 раз больше, чем среднее магнитное поле, создаваемое магнитными диполями ферромагнетика. [c.544]

Действительно, если мы рассмотрим взаимодействия магнитных диполей на этом уровне, то увидим, что они складываются из (1) чисто магнитодипольных взаимодействий между магнитными моментами и (2) взаимодействий между магнитными моментами и электрическим полем кристаллической решетки (спин-орбитальные взаимодействия). Эти взаимодействия по сравнению с описанными выше обменными взаимодействиями имеют относительно малую величину порядка 1 (Уе/с)2. По этой причине часто говорят, что они имеют релятивистское происхождение. Однако, несмотря на их относительную малость по сравнению с обменными взаимодействиями, они действительно играют важную роль в ферромагнитных материалах. Причина этого двойная. Во-первых, эти взаимодействия создают в кристалле предпочтительное направление намагничивания, отвечающее минимуму энергии ферромагнетика. Они, таким образом, приводят к появлению упомянутой выше энергии анизотропии, т. е. к зависимости энергии ферромагнетика от направления вектора намагниченности— факт, не учитываемый обменной энергией. Во-вторых, именно через эти взаимодействия устанавливается связь между внешними источниками тепла и спиновой системой ферромагнетика. Если бы этих взаимодействий между спинами и колебаниями решетки не существовало, то невозможно было бы [c.46]

О сильной корреляции между направлениями атомных спинов в магнитоупорядоченных кристаллах. Причину такого поведе ния легко увидеть на примере следующего простого процесса. Рассмотрим ферромагнетик, находящийся в основном состоянии при 0 = 0°К. Тогда все атомные магнитные моменты направлены в одну сторону и энергия ферромагнетика минимизирована (рис. 1.7.1 (а)). Теперь отклоним магнитный момент одного атома и отпустим. Момент начнет прецессировать вокруг локального эффективного поля (рис. 1.7.1 (Ь)). Но из-за наличия обменных взаимодействий между соседними спинами изменение направления момента не останется локализованным в исходном атоме оно начнет распространяться сквозь кристалл в форме волнового движения (рис. 1.7.1 (с)), называемого спиновой волной. Имеются как продольные, так и поперечные спиновые волны (рис. 1.7.2). Видно, что спиновые волны могут рассматриваться как колебания плотности магнитного момента, распространяющиеся сквозь магнитно упорядоченный кристалл. [c.50]

Наконец, так как m есть не что иное, как образ вектора плотности намагничивания в конфигурации Жа, то локальное магнитное поле В — полевая величина, учитывающая зависимость энергии ферромагнетика от направления намагниченности. В соответствии с обсуждением в 1.6 величину В можно также назвать полем магнитной анизотропии яли магнитокристаллическим магнитным полем. В соответствии с замечанием в 1.6 обменные силы не зависят от направления намагниченности в силу зависимости энергии от переменной М. [c.354]

В разделе 6.1.4 уже отмечалось, что ферромагнитные тела в ненамаг-ниченном состоянии состоят из ряда областей, самопроизвольно намагниченных до насыщения, называемых доменами. Такой спонтанный магнетизм обусловлен электростатической энергией обменного взаимодействия. Кроме того, ферромагнетики обладают и магнитной энергией, подразделяемой на магнитостатическую энергию и энергию анизотропии. [c.99]

Устойчивые направления областей в ферромагнетике определяются минимальным значением магнитной энергии кристалла, включающей в себя три составляющие I) энергию магнитной анизотропии и у, 2) магкито-упругую энергию 3) энергию внешнего магнитного поля [c.97]

Пьезомагнитный эффект возможен только в материалах, обладающих магнитной структурой (ферромагнетики, антиферромагнетики). Он пропорционален энергии анизотропии, обусловленной спинорбитальным взаимодействием. Это взаимодействие, например, для Мп , находящегося в 5-состоянии, минимально. Поэтому для МпР пьезомагнитный эффект примерно [c.104]

Учение о магнитной анизотропии ферромагнетиков лежит в основе всей современной теории технической кривой намагничения. Это учение было создано советским ученым Акуловым [13]. Обширные экспериментальные работы по изучению магнитной анизотропии в ферромагнитных кристаллах и текстурованных поликристаллических металлах и сплавах были проведены Брюхатовым и Киренским [21], Займовским [22] и др. Исследование магнитной анизотропии имело не только теоретический, но и практический интерес, ибо в значительной степени способствовало правильному подходу к проблеме изыскания и улучшения магнитных материалов. Отметим, однако, что причины ферромагнитной анизотропии (с микроскопической точки зрения) еще недостаточно выяснены. Согласно современным представлениям энергия магнитной анизотропии появляется в результате взаимодействия спиновых магнитных моментов с орбитальными (спин-орбитальная связь) оно рассчитывается с помощью квантовомеханических уравнений [23]. Квантовая теория магнитной анизотропии даже в ее приближенной форме очень сложна и далека еще от завершения. [c.32]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...