Магнитомеханические явления. Электромагнитная индукция. Гармонические колебания. Затухающие колебания (Главы 4-7 учебного пособия по общей физике), страница 2

Следует отметить, что такое самопроизвольное (спонтанное) намагничивание происходит в небольших по размеру* областях, которые называют доменами. Магнитные моменты разных доменов ориентированы так, что суммарный магнитный момент образца ферромагнетика равен нулю (см. рисунок). В результате магнит-ное поле вне ферромагнетика отсутствует.

Если ферромагнетик поместить во внешнее магнитное поле, то он намагнитится. Магнит-ные моменты доменов изменят свою ори-ентацию и их суммарное магнитное поле уже не будет равно нулю.

Важной особенностью ферромагнетика является то, что после выключения внешнего магнитного поля он сохранит намагни-ченность, т. е. станет постоянным магнитом.

Намагниченность ферромагне-тика исчезнет, если его нагреть до температуры Кюри q. Это темпе-ратура, при которой ферромаг-нетик теряет свои магнитные свойства и превращается в пара-магнетик.

Если нагретый ферромагнетик охладить, то доменная структура восстановится, но имевшаяся до нагрева намагниченность исчезнет.

4.5.  Намагничивание ферромагнетика.

Этапы намагничивания

Намагничивание ферромагнетиков представляет собой про-цесс, состоящий из нескольких этапов.

На первом этапе при увеличении напряжённости внешнего магнитного поля увеличиваются размеры тех доменов, у которых собственный магнитный момент образует с внешним полем острый угол. При этом уменьшается объём тех доменов, у кото-рых этот угол тупой.

______________________________

* Обычно размеры домена составляют 10^-4…10^-5 м.

К концу первого этапа домены, у которых упомянутый угол острый, полностью поглощают те, у которых угол между собственным и внешним магнитным полем тупой.

Этот этап намагничивания называют этапом смещения границ.

На втором этапе дальнейшее увеличение напряжённости внешнего магнитного поля вызывает поворот магнитных мо-ментов доменов в сторону внеш-него магнитного поля.

Второй этап намагничивания называют этапом вращения.

К концу второго этапа маг-нитные моменты всех доменов направлены по внешнему магнит-ному полю. По окончании этого этапа наступает третий этап намагничивания – этап насыщения.

В ходе первого и второго этапов намагничивания поле внутри ферромагнетика растёт за счёт увеличения как внешнего магнитного поля, так и магнитного поля, созданного доменами.

На третьем этапе увеличение магнитного поля в ферромагнетике происходит только за счёт роста внешнего магнитного поля.  Суммарное магнитное поле доменов не изменяется.

4.6.  Явление гистерезиса

Если уменьшать магнитное поле, которое вызвало намаг-ничивание ферромагнетика, то окажется, что зависимость индук-ции магнитного поля в ферромагнетике от напряжённости внешнего магнитного поля не совпадает с начальной кривой намагничивания.

При уменьшении напряжённости внешнего магнитного поля до нуля, маг-нитное поле в ферромагнетике не умень-шится до нуля. Индукция магнитного поля в ферромагнетике окажется равной В_ост – остаточной индукции поля в фер-ромагнетике. Другими словами – образец ферромагнетика после выключения внешнего магнитного поля останется на-
                                      агниченным.

Для того, чтобы уменьшить индукцию магнитного поля в ферромагнетике до нуля, необходимо изменить направление внешнего магнитного поля на противоположное и начать постепенное увеличение его напряжённости.

При некоторой напряжённости Н_с индукция поля в ферромагнетике уменьшится до нуля. Эту напряжённость приня-то называть коэрцитивной силой.

Дальнейшее увеличение напряжённости вызывает намаг-ничивание ферромагнетика. Направление намагничивания противоположно первоначальному.

Если после намагничивания до насыщения вновь уменьшать напряжённость внешнего магнитного поля, то процесс пойдёт так, как показано на рисунке.

График зависимости В(Н) замкнётся, образовав так называемую петлю гистерезиса. Само рассматриваемое явление называется явлением гистерезиса.