Физические величины - Бабичев А.Н.
ISBN 5-283-04013-5
Скачать (прямая ссылка):
613 BJ -?-.Sr ~НсВ Il А
гН» Sj Г -Bs
Рис. 27.1. Зависимости магнитной индукции В и намагниченности J ферромагнитного материала от напряженности поля H
(рис. 27.1). Точки пересечения петли гистерезиса с осями ординат и абсцисс дают значения соответственно остаточной индукции Br (или остаточной намагниченности Ir) И коэрцитивной СИЛЫ HCB (или Hc,).
Часто для описания магнетиков используют удельный магнитный момент (иначе удельную намагниченность) а, т. е. магнитный момент единицы массы. Единица удельного магнитного момента в СИ — А-м2/кг, в системе СГСМ — Гс-см3/г (в англоязычной литературе — emu/g). Иногда в качестве магнитной характеристики приводят атомный магнитный момент п, т. е. средний магнитный момент, приходящийся иа атом или на формульную единицу вещества; его измеряют в магнетонах Бора це. Удельный и атомный магнитные моменты связаны с соотношением
п— (MINА (Xjs)C,
где M — молярная масса, соответствующая формульной единице вещества, кг-моль-1; Na—постоянная Авогадро, моль-1.
Точка Кюри и точка компенсации. Температура Tc, при которой магнетик переходит из ферромагнитного в парамагнитное состояние, называется температурой яли точкой Кюри. В некоторых интерметаллидах со сложной магнитной структурой при так называемой температуре компенсации ТКОмп спонтанная намагниченность обращается в нуль вследствие компенсации составляющих ее иамагниченностей магнитных подреше-ток.
Магнитная восприимчивость и проницаемость. Зависимость / от H представляется в виде 1=уН, где X — магнитная восприимчивость (объемная), а зячисч-мость В от H принято записывать в виде В = цаН, где Ma — абсолютная магнитная проницаемость. Гн/м. Таким образом, восприимчивость и проницаемость связаны соотношением
X = (MaZu0)- 1 =,1,-1,
где |Яг = М-я/Ип — относительная магнитная проницаемость вещества. Дифференцирование индукции по полю дает относительную дифференциальную магнитную проницаемость
V-rd = (IZfo) (dBIdH).
Эта величина в слабых полях носит название относительной начальной проницаемости, а максимальное ее значение на всей кривой нам?!ничивания — относительной максимальной проницаемости.
При температурах 7>Т- парамагнитная восприпм-чивость многих магнетиков достаточно хорошо описывается законом Кюри Ві-йсса
x = c,(T-v).
где С = МіІ(ЛГА/У)ц2(!Ь'Зй Ps — ратура Кюри, К. Здесь I — уоля
Ц.-,ф — эффективный атомный магнитный момент, Л-мг; k — постоянная Больцмана.
Кроме определенной выше магнитной восприимчивости единицы объема х> часто используют удельную восприимчивость Xp И молярную восприимчивость Xm, т е. восприимчивости в расчете на единицу массы или моль вещества. Эти величины связаны между собой формулами
Xp = Х/Р И Xm = Xp М,
где р — плотность, кг/м3.
В СИ и системе СГСМ объемная восприимчивость — безразмерная величина, удельная восприимчивость выражается в м'/кг и см3/г (в англоязычной литературе — в emu/g), а молярная восприимчивость — в м3/моль и см'7моль (в англоязычной литературе — в emu/mol).
Единица абсолютной магнитной проницаемости в СИ — Гн/м. В системе СГСМ магнитная проницаемость Н, определяемая формулой ? = (x//, безразмерна (как и относительная пропицаемость в СИ).
^Магнитная анизотропии. Различие магнитных свойств ферромагнетика вдоль неэквивалентных направлений в теле, называемое магнитной анизотропией, наиболее выражено с монокристаллах. Мерой магнитной анизотропии является работа намагничивания, необходимая для поворота вектора J из положения вдоль оси легкого намагничивания, вдоль которой этот вектор направлен в отсутствие поля, в новое положение — вдоль внешнего поля Эта работа определяет плотность свободной энергии магнитной анизотропии Ea, Дж/м3, которая следующим образом выражается через углы между вектором намагниченности J и кристаллографическими осями:
1) для кубических кристаллов
Er = K1S + K2 Z21 4 4 + + ... , где И|, Ci2 и Из — направляющие косинусы вектора J;
4 4- 4 4 + 4 4\
2) для гексагональгых кристаллов
?а= K1Sin2B + K2 sin4» + ... ,
где o — угол между вектором J и гексагональной осью с.
Магнитострикция. Изменение размеров и формы тела при его намагничивании называют магнитострикцией. Различают объемную магнитострикцию, характеризуемую относительным изменением объема тела oi = AV/V, и анизотропную магнитострикцию, характеризуемую относительным изменением размеров тела X=А/// почти без изменения его объема Иногда этот вид магни-тострикции не совсем точно называют линейной магни-тострикцией.
Магнитострикция насыщения, т. е. магнитострикция, возникающая при намагничивании кристалла до насыщения, для кубически-; кристаллов определяется формулой
X = Iil
L Zh2(х
+ М-І;
2с2 , 2 о2 •2 2 " і "і -
"О_L
(2/3) s
1- O1 п„ с
>с и и усы
...+л
a J и
614 пектора, вдоль которого производится измерение маг-нитострикции; A=IisS1 если направление легкого на-магннчнвадия — ось [100]; A=Zis (s—'/з), если направление легкого намагничивания — ось [111].
Продольная (ct, = ?,) магннтострикция вдоль главных кристаллографических осей кубического кристалла определяется формулами
