Гістарэзіс магнітны: апісанне, ўласцівасці, практычнае прымяненне

Бывае гістарэзіс магнітны, сегнетаэлектрычных, дынамічны, пругкі. Ён таксама сустракаецца ў біялогіі, глебазнаўства, эканоміцы. Прычым сутнасць у гэтага вызначэння практычна аднолькавая. Але ў артыкуле пойдзе гаворка менавіта пра магнітны, вы даведаецеся больш падрабязна аб гэтай з'яве, ад чаго яно залежыць і калі праяўляецца. Дадзенае з'ява вывучаецца ў ВНУ з тэхнічнай скіраванасцю, у школьную праграму не ўваходзіць, таму не кожны ведае пра яго.

гістарэзіс магнітны

Гэта незваротная і неадназначная залежнасць паказчыка намагнічанасці рэчывы (прычым гэта, як правіла, ферромагнетики магнитоупорядоченные) ад знешняга магнітнага поля. Пры гэтым полі пастаянна змяняецца - памяншаецца або павялічваецца. Агульная прычына існавання гістарэзісу - гэта наяўнасць у мінімуме тэрмадынамічнага патэнцыялу нестабільнага стану і стабільнага, а таксама маюцца незваротныя пераходы паміж імі. Гістарэзіс - гэта таксама праява магнітнага арыентацыйнай фазавага пераходу 1-га роду. Пры іх пераходы ад адной да іншай фазам адбываюцца з-за метастабільным станаў. Характарыстыка - гэта графік, які носіць назву «пятля гістарэзісу». Часам яшчэ яго называюць «крывой намагнічанасці».

пятля гістарэзісу

На графіцы залежнасці М ад Н можна бачыць:

1. З нулявога стану, пры якім М = 0 і Н = 0, з павелічэннем Н расце і М.
2. Калі поле павялічваецца, то намагнічанасць становіцца практычна пастаяннай і роўная значэнню насычэння.
3. Пры памяншэнні Н адбываецца адваротнае змена, але вось калі Н = 0, намагнічанасць М не будзе роўная нулю. Гэта змяненне можна бачыць па крывой размагничивания. І калі Н = 0, М прымае значэнне, роўнае рэшткавым намагнічанасць.
4. Пры павелічэнні Н ў інтэрвале -Нт ... + НТ адбываецца змена намагнічанасці ўздоўж трэцяй крывой.
5. Усе тры крывыя, якія апісваюць працэсы, злучаюцца і ўтвараюць своеасаблівую пятлю. Яна-то і апісвае з'ява гістарэзісу - працэсы намагнічвання і размагничивания.

энергія намагнічвання

Пятля лічыцца несіметрычнай ў тым выпадку, калі максімумы поля Н1, якія прыкладаюцца ў зваротным і прамым кірунках, не з'яўляюцца аднолькавымі. Вышэй была апісана пятля, якая характэрна для павольнага працэсу перамагнічвання. Пры іх адбываецца захаванне квазиравновесных сувязяў паміж значэннямі Н і М. Трэба звярнуць увагу на тое, што пры намагнічвання або размагничивании адбываецца адставанне М ад Н. І гэта прыводзіць да таго, што ўся тая энергія, якая набываецца ферамагнітных матэрыялам падчас намагнічвання, аддаецца ня цалкам пры праходжанні цыклу размагничивания. І вось гэтая розніца ідзе ўся ў нагрэў ферромагнетика. І пятля магнітнага гістарэзісу аказваецца ў гэтым выпадку несіметрычнай.

форма завесы

Залежыць форма завесы ад многіх параметраў - намагнічанасці, напружанасці поля, наяўнасці страт і т. Д. Таксама немалы ўплыў аказвае і хімічны склад ферромагнетика, структурнае стан яго, тэмпература, характар і размеркаванне дэфектаў, наяўнасць апрацоўкі (цеплавой, тэрмамагнітнай, механічнай). Такім чынам, гістарэзіс ферромагнетиков можна змяняць, падвяргаючы матэрыялы механічнай апрацоўцы. Ад гэтага змяняюцца ўсе характарыстыкі матэрыялу.

Гистерезисные страты

Падчас дынамічнага перамагнічвання ферромагнетика пераменным магнітным полем назіраюцца страты. Прычым яны складаюць толькі малую долю ад поўных магнітных страт. Калі завесы маюць аднолькавую вышыню (аднолькавы максімальны значэнне намагнічанасці М), пятля дынамічнага выгляду аказваецца шырэй статычнай. Адбываецца гэта з прычыны таго, што да ўсіх страт дадаюцца новыя. Гэта дынамічныя страты, яны звычайна звязаны з віхравым токам, магнітнай глейкасцю. У суме ж атрымліваюцца досыць істотныя страты на гістарэзіс.

Однодоменные ферромагнетики

У тым выпадку, калі часціцы маюць розны памер, працякае працэс кручэння. Адбываецца гэта па прычыне таго, што адукацыя новых даменаў нявыгадна з энергетычнай пункту гледжання. Але працэсу кручэння часціц перашкаджае анізатрапіі (магнітная). Яна можа мець рознае паходжанне - утварацца ў самым крышталі, узнікаць з прычыны пругкага напружання і т. Д.). Але менавіта пры дапамозе гэтай анізатрапіі намагнічанасць утрымліваецца унутраным полем. Яго яшчэ называюць эфектыўным полем магнітнай анізатрапіі. І гістарэзіс магнітны ўзнікае з прычыны таго, што намагнічанасць змяняецца ў двух напрамках - прамым і адваротным. Падчас перамагнічвання однодоменных ферромагнетиков адбываецца некалькі скокаў. Вектар намагнічанасці М разгортваецца ў бок поля Н. Прычым паварот можа быць аднастайным або неаднародным.

Многодоменные ферромагнетики

У іх крывая намагнічвання будуецца па падобнаму вобразу, але вось працэсы працякаюць іншыя. Пры перамагнічвання адбываецца зрушэнне межаў даменаў. Такім чынам, адной з прычын узнікнення гістарэзісу можа з'яўляцца затрымка зрушэнняў межаў, а таксама незваротныя скокі. Часам (калі ў ферромагнетиков даволі вялікае поле) гістарэзіс магнітны вызначаецца затрымкай росту і адукацыі зародкаў перамагнічвання. Менавіта з гэтых зародкаў утворыцца даменная структура ферамагнітных рэчываў.

тэорыя гістарэзісу

Варта ўлічваць, што з'ява магнітнага гістарэзісу адбываецца таксама пры кручэнні поля Н, а не толькі пры яго змене па знаку і велічыні. Называецца гэта гістарэзісам магнітнага кручэння і адпавядае змене напрамкі намагнічанасці М са зменай напрамку поля Н. Узнікненне гістарэзісу магнітнага кручэння назіраецца таксама пры кручэнні доследнага ўзору адносна фіксаванага поля Н.

Крывая намагнічвання характарызуе таксама магнітную структуру дамена. Структура змяняецца пры праходжанні працэсаў намагнічвання і перамагнічвання. Змены залежаць ад таго, наколькі ссоўваюцца мяжы даменаў, ад уздзеянняў знешняга магнітнага поля. Абсалютна ўсё, што здольна затрымаць усе працэсы, апісаныя вышэй, перакладае ферромагнетики ў нестабільны стан і з'яўляецца прычынай таго, што ўзнікае гістарэзіс магнітны.

Трэба ўлічыць, што гістарэзіс залежыць ад мноства параметраў. Намагнічанасць змяняецца пад уздзеяннем знешніх фактараў - тэмпературы, пругкага напружання, такім чынам, узнікае гістарэзіс. Пры гэтым з'яўляецца гістарэзіс не толькі намагнічанасці, але і ўсіх тых уласцівасцяў, ад якіх ён залежыць. Як можна бачыць адсюль, з'ява гістарэзісу можна назіраць не толькі пры намагнічвання матэрыялу, але і пры іншых фізічных працэсах, звязаных прама ці ўскосна з ім.