процессы, протекающие в ферромагнетике при действии на него внешним магнитным полем и приводящие к возрастанию намагниченности (См.
Намагниченность) ферромагнетика в направлении поля.
В состоянии полного размагничивания ферромагнитный образец состоит из небольших областей (
Доменов, объёмом 10
-9-10
-6 см3, иногда до 10
-3 см3), каждая из которых намагничена до насыщения
Js, но при этом векторы самопроизвольной намагниченности доменов
Js располагаются так, что суммарный магнитный момент образца
J = 0.
Н. состоит в переориентации векторов намагниченности доменов в направлении приложенного поля; включает процессы смещения, вращения и парапроцесс.
Процесс смещения в многодоменном ферромагнетике заключается в перемещении границ между доменами; объём доменов, векторы Js которых составляют наименьший угол с направлением напряжённости магнитного поля Н, при этом увеличивается за счёт соседних доменов с энергетически менее выгодной ориентацией Js относительно поля. При своём смещении границы доменов могут менять форму, размеры и собственную энергию. Эти факторы в одних случаях способствуют, в других препятствуют процессу смещения. Обычно задержка смещения (и Н.) происходит при встрече границы с какими-либо неоднородностями структуры ферромагнетика (атомами примесей, дислокациями, микротрещинами и др.). Для возобновления смещения необходимо вновь изменять Н (либо температуру или давление).
Процесс вращения состоит в повороте векторов
Js в направлении поля
Н. Причиной возможной задержки или ускорения процесса вращения является
Магнитная анизотропия ферромагнетика (первоначально векторы
Js доменов направлены вдоль осей лёгкого намагничивания, в общем случае не совпадающих с направлением
Н). При полном совпадении
Js с направлением
Н достигается т. н. техническое магнитное насыщение, равное величине
Js ферромагнетика при данной температуре.
Парапроцесс заключается в выстраивании вдоль поля элементарных магнитных моментов, которые из-за дезориентирующего действия теплового движения были отклонены от направления Js в доменах. При этом величина намагниченности J ферромагнетика стремится к её значению при абсолютном нуле. Парапроцесс в большинстве случаев даёт очень малый прирост намагниченности, поэтому Н. ферромагнетиков определяется в основном процессами смещения и вращения.
Если Н. ферромагнетика осуществлять при монотонном и медленном возрастании поля из состояния полного размагничивания (
J =
Н = 0), то полученную зависимость
J(
H) называют кривой первого (первоначального) Н. (см.
Намагничивания кривые). Эту кривую обычно подразделяют на 5 участков (
рис. 1). Участок I - область начального, или обратимого, намагничивания, где
J = χ
aH. В этой области протекают главным образом процессы упругого смещения границ доменов (при постоянной начальной магнитной восприимчивости (См.
Магнитная восприимчивость) χ
a). Область Рэлея (II) характеризуется квадратичной зависимостью
J от
Н (в этой области χ линейно возрастает с
Н). В области Рэлея Н. осуществляется благодаря процессам смещения: обратимым, линейно зависящим от
Н, и необратимым, квадратично зависящим от
Н (см.
Рэлея закон намагничивания). Область наибольших проницаемостей (III) характеризуется быстрым ростом
J, связанным с необратимым смещением междоменных границ. Н. на этом участке происходит скачками (см.
Баркгаузена эффект). В области приближения к насыщению (IV) основную роль играют процессы вращения. Участок V - область парапроцесса. Если после достижения состояния магнитного насыщения
Js (в поле
Hs) начать уменьшать
Н, то будет уменьшаться и
J, но по кривой, лежащей выше кривой первого намагничивания (явление магнитного
Гистерезиса). Гистерезисные явления сказываются и при Н. - они затрудняют рост
J с увеличением поля, при их устранении значение
J уже в слабых полях приближается к
Js, отличаясь от неё на величину, обусловленную процессами вращения (
рис. 2). Вклад процессов смещения и вращения в результирующую намагниченность ферромагнитного образца на различных участках кривой намагничивания зависит от его магнитной текстуры, наличия дефектов кристаллической решётки, формы образца и других факторов. Существенное влияние формы образца на ход кривой Н. (
рис. 3) обусловлено действием размагничивающего фактора (См.
Размагничивающий фактор).
Лит.: Вонсовский С. В., Магнетизм, М., 1971; Киренский Л. В., Магнетизм, 2 изд., М., 1967; Кифер И. И. и Пантюшин В. С., Испытания ферромагнитных материалов, М. - Л., 1955.
Рис. 1. а - кривая первого намагничивания: I - область обратимого намагничивания, II - область Рэлея, III - область наибольших проницаемостей, IV - область приближения к насыщению, V - область парапроцесса; б - схематическое изображение процессов намагничивания в многодоменном ферромагнетике.
Рис. 2. Безгистерезисная кривая намагничивания: теоретическая (1) и экспериментальная (2). Для сравнения приведена кривая первого намагничивания (3). Наклон экспериментальной безгистерезисной кривой обусловлен неоднородностями материала (пустотами, трещинами и т. п.), на которых образуются внутренние размагничивающие поля.
Рис. 3. Кривые намагничивания ферромагнитных образцов различной длины и формы: 1 - тороид; 2 - длинный тонкий образец; 3 - короткий толстый образец; Нразм - внутреннее размагничивающее поле, зависящее от формы образца.