Магнитная анизотропия

КАЗАНСКИЙ (ПРИВОЛЖСКИЙ) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНСТИТУТ ФИЗИКИ

В.В. Парфенов, Н.В. БОЛТАКОВА

Изучение Процессов намагничивания и перемагничивания магнетиков

Методическое пособие к лабораторным работам

Казань 2014

УДК 537.63

Печатается по решению Редакционно-издательского совета ФГАОУВПО

«Казанский (Приволжский) федеральный университет»

методической комиссии Института физики

Протокол № 10 от 01.12. 2014 г.

заседания кафедры физики твердого тела

Протокол № 6 от 22.11. 2014г.

Рецензент:

канд. физ.-мат. наук, доц. кафедры теоретической физики ИФ КФУ Деминов Р.Г.

Парфенов В. В., Болтакова Н. В.

Изучение процессов намагничивания и перемагничивания магнетиков: методическое пособие к лабораторным работам / В. В. Парфенов, Н. В. Болтакова. – Казань: Казанский университет, 2014. – 34 с.

Методическая разработка предназначена для студентов, обучающихся по направлению бакалавриата 011200.62 «Физика» при выполнении лабораторных работ по дисциплине «Физика магнитных материалов и полупроводников» и спецпрактикума, по направлению бакалавриата 03.03.02 «Физика» при выполнении лабораторных работ по дисциплине «Физика конденсированного состояния».

Пособие не освобождает и не ограничивает студента от обращения к другим источникам информации, в том числе рекомендованным в данном пособии, необходимым для выполнения лабораторных заданий, для подготовки к зачету и экзамену, поскольку не охватывает материал, вынесенный на самостоятельное изучение студентом.

Процессы намагничивания и перемагничивания магнетиков

Магнитная анизотропия

Причиной возникновения магнитных свойств в твердых телах является обменное взаимодействие между спинами атомов или ионов, составляющих кристалл, причем для ферромагнетика состояние с минимальной энергией достигается при параллельной ориентации спинов всех атомов, для ферри- и антиферромагнетиков − при антипараллельной ориентации спинов соседних атомов. Казалось бы, что при отсутствии какого-либо внешнего поля при любой температуре, меньшей температуры Кюри, ферро- и ферримагнетики должны быть намагниченными только за счет «выстраивания» спинов обменным взаимодействием. Фактически же спонтанная намагниченность большинства магнитных материалов значительно меньше или отсутствует вообще (образец размагничен) и появляется только при наложении внешнего магнитного поля Н. При этом намагниченность М и индукция В нелинейно зависят от поля и при некотором значении Н = Н_S, называемом «полем насыщения», практически перестают изменяться. При уменьшении поля до нуля образец будет обладать остаточной намагниченностью М_r (остаточной индукцией В_r), т.е. зависимость М(Н)не только нелинейна, но и неоднозначна (рис. 1). При перемагничивании образца полем, меняющимся в пределах от Н_s до –Н_s намагниченность будет иметь вид гистерезисной кривой − петли гистерезиса. Точки пресечения петли с осью Н отвечают полю, которое нужно приложить, чтобы размагнитить предварительно намагниченный образец. Значение поля в этих точках называется коэрцитивной силой Н_c, и именно оно характеризует способность магнитного материала к перемагничиванию. К магнитомягким относят материалы с Н_с ≈ 0,01−10 Э, для магнитотвердых соединений Н_c может достигать 10⁴ Э.

Если образец магнетика − монокристалл, то форма петли гистерезиса будет зависеть от направления внешнего поля относительно главных осей кристалла. При ориентации поля параллельно определенным направлениям, называемым осями легкого намагничивания, намагниченность будет достигать насыщения при меньших значениях внешнего поля. Эта анизотропия свойств также не может быть описана в рамках теории Вейсса, т.к. обменное взаимодействие в ней считалось изотропным, т. е. одинаковым по всем направлениям.

Рисунок 1. Зависимость намагниченности и индукции от поля

<12 3 4 5 6 7 >

Дата добавления: 2016-03-05; просмотров: 979;