44. Магнитострикция.
Изменение магнитного состояния ферромагнитного образца сопровождается изменением его линейных размеров и формы, это явление называют магнитострикцией. Различают линейную и спонтанную магнитострикцию.
Спонтанная магнитострикция возникает при переходе вещества из парамагнитного в ферромагнитное состояние в процессе охлаждения до температуры ниже точки Кюри. Линейная (индуцированная) магнитострикция связана с искажениями кристаллической решетки под действием внешнего поля.
Линейную магнитострикцию оценивают значением относительной деформации образца в направлении магнитного поля. Численное значение коэффициента магнитострикции λ зависит от типа структуры, кристаллографического направления, напряженности магнитного поля и температуры. При этом линейная магнитострикция может быть как положительной, так и отрицательному, т.е., размеры образца в направлении поля при намагничивании могут, как увеличиваться, так и уменьшаться.
Относительную магнитострикционную деформацию, возникающую при магнитном насыщении образца, называют константой магнитострикции λS. Изменение размеров ферромагнетика при намагничивании сопровождается появлением в нем внутренних напряжений и деформаций, которые препятствуют смещению доменных границ. Таким образом, магнитострикция, как и кристаллографическая анизотропия, затрудняют процесс намагничивания ферромагнетика в слабых полях. Поэтому высокой магнитной проницаемостью обладают те магнитные кристаллы, у которых малы константы анизотропии и магнитострикции. Константа магнитострикции уменьшается при нагревании ферромагнетика и обращается в нуль при температуре перехода вещества в парамагнитное состояние (точка Кюри).
45. Намагничивание переменным полем.
При намагничивании магнитного материала переменным полем петля гистерезиса, характеризующая затраты энергии за один цикл перемагничивания, расширяется (т.е. увеличивает свою площадь) за счет потерь не только на гистерезис Рг, но также потерь на вихревые токи Рв, потери на магнитное последействие и дополнительные потери Рд. Такую петлю называют динамической, а сумму составляющих потерь — полными или суммарными потерями.
Потери на гистерезис при частоте перемагничивания f определяются по формуле:
Потери на вихревые токи – вихревые токи возникают в проводящей среде за счет э.д.с. самоиндукции, пропорциональной скорости изменения магнитного потока
где еL – э.д.с. самоиндукции, L – индуктивность, Ф – магнитный поток – зависят не только от магнитных, но и от электрических свойств (удельного электрического сопротивления) материала и от формы сердечника. Для плоского образца эти потери ВМАХ – амплитуда магнитной индукции. Т;f – частота переменного тока, Гц;d - толщина листа, м;
D - плотность, кг/м3; - удельное электрическое сопротивление, Ом·мВ общем виде:РВ = f2B2MAXV,
где V – объем образца – коэффициент, пропорциональный удельной проводимости вещества и зависящий от геометрической формы и размеров поперечного сечения намагничиваемого образца.
Потери на магнитное последействие обусловлены отставанием магнитной индукции от изменения напряженности магнитного поля. Исследования показывают, что спад намагниченности ферромагнетиков после отключения внешнего поля происходит не мгновенно, а в течение некоторого промежутка времени - от долей миллисекунды, до нескольких минут. Время установления стабильного магнитного состояния существенно возрастет с понижением температуры. Одной из основных причин магнитного последействия является тепловая энергия, которая помогает слабо закрепленным доменным границам преодолевать энергетические препятствия (барьеры), мешающие их свободному смещению при изменении поля. Рассмотренное явление называют магнитной вязкостью. Физическая природа потерь на магнитное последействие во многом аналогична релаксационной поляризации диэлектриков.
Перемагничивание ферромагнетиков в переменных полях сопровождается потерями энергии, вызывающими нагрев материала. В общем случае потери на перемагничивание складываются из потерь на гистерезис, вихревые токи и магнитное последействие. Вкладом последнего механизма в разогрев ферромагнетика обычно можно пренебречь.