Магнитные свойства материалов. Носители магнетизма. Диамагнетизм электронного газа. Намагничивание ферромагнетиков. Магнитные свойства гетерогенных сплавов, страница 11

                                                                                                         (5.36)

Тогда

                                                                                   (5.37)

где  - относительная магнитная проницаемость ферромагнетика.

Процесс намагничивания ферромагнетика можно разделить на три этапа (рис. 5.7). Первый этап проявляется при слабых магнитных полях и заключается в росте объемов доменов, намагниченность которых совпадает с ориентацией  вектора напряженности внешнего поля. Рост этих доменов идет за счет других доменов, намагниченность которых не совпадает с ориентацией вектора  напряженности внешнего поля.  Второй  этап происходит в сильных внешних полях и заключается в изменении направления вектора спонтанной намагниченности отдельных доменов или всего кристалла в целом путем поворота строго в направлении вектора напряженности внешнего магнитного поля. Третий этап наблюдается при очень высокой напряженности внешнего магнитного поля и заключается в увеличении спонтанной намагниченности в результате поворота антипараллельных спинов по направлению вектора напряженности внешнего магнитного поля. Рассмотрим эти этапы более подробно.

В слабом магнитном поле домены  с преимущественной ориентацией магнитных спиновых моментов относительно вектора напряженности внешнего магнитного поля начинают расти за счет соседних доменов, находящихся в энергетически невыгодном состоянии с антипараллельной ориентацией и образующих с направлением внешнего магнитного поля тупой угол. Рост доменов происходит путем смещения границ до тех пор, пока домены ориентированные невыгодным образом в отношении поля не будут полностью поглощены. Поэтому первый этап намагничивания называют процессом смещения границ. Этот процесс в слабых магнитных полях обратим, т.е. если  при увеличении напряженности внешнего поля границы доменов движутся в одну сторону, то при уменьшении они будут перемещаться в обратном направлении.

Рис. 5.7. Влияние напряженности внешнего магнитного поля на 

индукцию ферромагнетика

По мере повышения напряженности внешнего магнитного поля ориентированные домены начинают скачкообразно поворачиваться в направлении вектора напряженности поля. Если в начале процесса поворота  наблюдается значительное намагничивание тела с ростом напряженности поля, то затем процесс намагничивания затормаживается  из-за резкого возрастания  повороту доменов. Конечным результатом этой перестройки является  увеличение областей спонтанной намагниченности, ориентированных в направлении вектора поля. Момент такого превращения тела называется техническим насыщением (I_s), а напряженность поля, при котором  достигается техническое насыщение, называют поле насыщения (Н_s).  Таким образом, второй этап намагниченности ферромагнетиков состоит во вращении доменов и установлении вектора спонтанной намагниченности параллельно вектору внешнего поля.

Дальнейшее увеличение напряженности поля порождает третий этап – парапроцесс или истинное намагничивание. Парапроцесс заключается в увеличении спонтанной намагниченности в результате поворота антипараллельных спинов по направлению вектора напряженности внешнего поля. Парапроцесс длится до тех пор, пока все антипараллельно направленные спины не окажутся переориентированными по вектору поля, т.е. пока не наступит состояние, соответствующее намагниченности насыщения ферромагнетика при 0^оК. Парапроцесс дает небольшое приращение намагниченности, величина которого возрастает с повышением температуры.

Схематично процесс намагничивания ферромагнетика показан на рис. 5.8, где а соответствует исходному ненамагниченному состоянию,  б и в росту «выгодных» доменом за счет «невыгодных»,  г – состоянию парапроцесса и  д – абсолютному насыщению.

Кривая намагниченности монокристалла зависит от ориентации вектора напряженности внешнего магнитного поля относительно кристаллографических плоскостей. В каждом кристалле можно выделить направления его ориентации относительно поля, вдоль которых намагниченность насыщения достигается при наименьшей и наибольшей напряженности внешнего поля. В первом случае такое направление называется осью наилегчайшего намагничивания, а во втором – осью трудного намагничивания.