Намагниченность — это термин, используемый для описания магнитного поля, устанавливающегося в веществе вследствие его поляризации. Это поле возникает под влиянием приложенного внешнего магнитного поля и объясняется двумя эффектами. Первый из них состоит в поляризуемости атомов или молекул, его называют эффектом Ленца. Второй — это эффект поляризации при упорядочении ориентаций магнетонов (единица элементарного магнитного момента).
Намагниченность характеризуется следующими свойствами:
1. При отсутствии внешнего магнитного поля или какой-либо иной силы, упорядочивающей ориентации магнетонов, намагниченность вещества равна нулю.
2. При наличии внешнего магнитного поля намагниченность зависит от напряженности этого поля.
3. У диамагнитных веществ намагниченность имеет отрицательное значение, у других веществ она положительна.
4. У диамагнитных и парамагнитных веществ намагниченность пропорциональна приложенной намагничивающей силе.
5. У других веществ намагниченность является некоторой функцией приложенной силы, действующей согласованно с локальными силами, упорядочивающими ориентации магнетонов.
Намагниченность ферромагнитного вещества представляет собой сложную функцию, которую можно с наибольшей точностью описать при помощи петли гистерезиса.
6. Намагниченность любого вещества можно представить в виде величины магнитного момента на единицу объема.
Явление магнитного гистерезиса представляется графически в виде кривой, которая изображает зависимость между напряженностью приложенного внешнего магнитного поля Н и результирующей магнитной индукцией В.
Для однородных веществ эти кривые всегда симметричны относительно центра графика, хотя они сильно различаются по форме для разных ферромагнитных веществ. Каждая конкретная кривая отражает все возможные устойчивые состояния, в которых могут находиться магнетоны данного вещества в присутствии или при отсутствии приложенного внешнего магнитного поля.
Петля гистерезиса
Намагниченность веществ зависит от предыстории их намагничивания: 1 — остаточная намагниченность; 2 — коэрцитивная сила; 3 — смещение рабочей точки.
На рисунке выше показаны различные характеристики петли гистерезиса, которые определяются следующим образом.
Остаточная намагниченность выражается магнитной силой, требующейся для возвращения доменов к исходным условиям нулевого равновесия после того, как это равновесие было нарушено приложенным извне насыщающим полем. Эта характеристика определяется точкой пересечения петлей гистерезиса оси В (что соответствует значению Н = 0).
Коэрцитивная сила — это остаточная напряженность внешнего поля в веществе после снятия приложенного внешнего магнитного поля. Эта характеристика определяется точкой пересечения петлей гистерезиса оси Н (что соответствует значению Н = 0). Индукция насыщения соответствует максимальному значению индукции В, которое может существовать в веществе независимо от намагничивающей силы Н.
На самом деле плотность потока продолжает возрастать и после точки насыщения, но для большинства целей его увеличение является уже несущественным. Поскольку в этой области намагниченность вещества не приводит к усилению результирующего поля, магнитная проницаемость падает до очень малых значений.
Дифференциальная магнитная проницаемость выражает наклон кривой в каждой точке петли гистерезиса. Контур петли гистерезиса показывает характер изменения плотности магнитного потока в веществе при циклическом изменении внешнего магнитного поля, приложенного к этому веществу.
Если приложенное поле обеспечивает достижение состояний и положительного, и отрицательного насыщения плотности потока, то результирующая кривая называется основной петлей гистерезиса. Если же плотность потока не достигает обоих экстремумов, то кривая называется вспомогательной петлей гистерезиса.
Форма последней зависит как от напряженности циклического внешнего поля, так и от конкретного расположения вспомогательной петли по отношению к основной. Если центр вспомогательной петли не совпадает с центром основной петли, то соответствующая разность намагничивающих сил выражается величиной, называемой магнитным смещением рабочей точки.
Магнитная проницаемость возврата — это значение наклона вспомогательной петли в окрестности рабочей точки.
Эффект Баркгаузена заключается в последовательности малых «скачков» намагниченности, возникающей при непрерывном изменении намагничивающей силы. Это явление наблюдается только в средней части петли гистерезиса.
Смотрите также: Что такое диамагнетизм