Устройства на ферритах

Магнитные свойства ферритов.

Феррит в обычном состоянии представляет собой керамику и ведет себя как диэлектрик в присутствии постоянного магнитного поля он проявляет анизотропные свойства.

Известно, что атом вещества состоит из ядра, вокруг которого на разных энергетических уровнях вращаются электроны. Вращение электронов вокруг ядра называется орбитальным вращением, которое является хаотическим. Кроме него существует вращение электрона вокруг собственной оси. Такое вращение называется спиновым (spin). Магнитные свойства ферритов определяются спиновым моментом вращения электронов. Электрон, как заряженная частица, при вращении вокруг оси может быть представлен в виде элементарной рамки с током, обладающей некоторым магнитным моментом . Посмотрим поведение этого электрона в присутствии постоянного магнитного поля H.

Под действием на электрон начинают действие силы, которые стремятся к поверхности вдоль силовых линий H. Однако при вращении вокруг оси электрон как материальное тело обладает механическим моментом вращения, благодаря которому ось вращения электрона стремится сохранить свое положение. В результате действия этих сил возникает эффект волчка, который называется прецессией электрона. В результате ось его вращения будет прецессировать с некоторой собственной частотой . Механические колебания переходят в тепловые, в результате прецессия электрона затухает и становится ориентированным вдоль . Приложим в плоскости прецессии электрона переменное магнитное поле . В этом случае возникает вынужденная прецессия электрона с частотой w. При этом часть энергии электромагнитного поля расходуется для поддержания этой прецессии.

Если , то произойдет ферромагнитный резонанс, при котором прецессия электрона максимальна, при этом большая часть мощности (энергии эмп) расходуется на поддержание прецессии электрона, с последующим ее преобразованием в тепловую, что вызывает существенный рост тепловых потерь в феррите. Свойства феррита удобно описать, рассматривая распространение плоской эм волны с вращающейся поляризацией. Пусть в феррите распространяется плоская, линейно поляризованная волна

Т. е. представим линейнополяризованную волну в виде 2 – х волн с вращающейся поляризацией и противоположным направлением вращения.

Если вращение вектора происходит по часовой стрелке, если смотреть в направлении распространения волны, то эту волну называют волной с правым вращением (правополяризованной), если против часовой стрелки, то имеем волну с левым вращением (левополяризованная волна).

Рассмотрим влияние на феррит лево и правополяризованных волн, если направление распространения волны совпадает с направлением H. Волна с правым вращением , совпадает с направлением прецессии электрона. Волна с левым вращателем имеет вектор , который вращается в направлении, противоположном прецессии , т. е. не оказывает влияние на прецессию.

и определяют свойства феррита.

При распределении волны с правым вращением в феррите будем иметь постоянную распределения , а с левовращателем .

Эффект ферромагнитного резонанса характерен только для волны с правым вращением. В дальнейшем будем различать продольно намагниченные ферриты, в которых направление эм волны совпадает с направлением постоянного подмагниченного поля, и поперечно намагниченный феррит, в котором направление распространения эм волны перпендикулярно направлению силовых линий подмагниченного поля H.