|
|
 |
|
Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии
|
Общий каталог эффектов
 | Магнитная вязкость |
 |
Отставание во времени изменения намагниченности ферромагнетика при изменении напряженности магнитного поля
Анимация
Описание
Магнитная вязкость – в ферромагнетизме (называется также магнитным последействием) – отставание во времени изменения магнитных характеристик (намагниченности, проницаемости и т.д.) ферромагнетиков от изменений напряжённости внешнего магнитного поля. Вследствие магнитной вязкости намагниченность образца устанавливается после изменения напряжённости поля через время от 10–9 сек до десятков минут и даже часов. При намагничивании ферромагнетиков в переменном поле наряду с потерями электромагнитной энергии на вихревые токи и гистерезис возникают потери на магнитной вязкости, которые в полях высокой частоты достигают значительной величины. Магнитная вязкость в проводниках часто маскируется действием вихревых токов, "вытесняющих" магнитный поток из ферромагнетиков. С целью уменьшения влияния вихревых токов при экспериментальном исследовании М. в. образцы материалов берутся в виде тонких проволок (рис.1).
Экспериментальная кривая (а) спада намагниченности (в условных единицах) проволоки диаметром 0,5 мм из сплава Fe — Ni и вычисленная кривая (б) спада намагниченности того же образца при наличии только вихревых токов. Различие кривых а и б объясняется влиянием магнитной вязкости.
Рис.1
Магнитная вязкость Jn=Jn(t) зависит от времени действия магнитного поля. J при включении магнитного поля H быстро достигает значения J1, а затем со временем возрастает в соответствии с формулой
Jn(t)=Jno(1-exp(-t/τ),
где Jno – намагниченность при t–> ∞ ; τ – время релаксации. На рисунке 2 показана зависимость напряженности магнитного поля и намагниченности от времени действия магнитного поля.
Зависимость напряженности магнитного поля и намагниченности от времени действия магнитного поля
Рис. 2
Ключевые слова
Разделы наук
Используется в научно-технических эффектах
Используется в областях техники и экономики
Используются в научно-технических эффектах совместно с данным эффектом естественнонаучные эффекты
Применение эффекта
В зависимости от структуры ферромагнетика, условий его намагничивания, температуры, магнитная вязкость может вызываться различными причинами. При апериодическом изменении напряжённости поля в интервале значений, близких к коэрцитивной силе, где изменение намагниченности обычно осуществляется необратимым смещением границ между доменами, вязкостный эффект в проводниках вызывается в основном вихревыми микротоками (1-й тип магнитной вязкости). Эти токи возникают при изменениях поля, связанных с перемагничиванием доменов. Время установления магнитного состояния в этом случае пропорционально дифференциальной магнитной восприимчивости и для чистых ферромагнитных металлов (Fe, Со, Ni) обратно пропорционально абсолютной температуре. Другой тип магнитной вязкости обусловлен примесями, снижающими свободную энергию междоменных границ. Перемещающиеся вследствие изменения поля доменные границы задерживаются в местах концентрации атомов примеси, и процесс намагничивания прекращается. Со временем, после диффузии атомов примеси в другие места, границы получают возможность двигаться дальше, намагничивание продолжается (2-й тип магнитной вязкости).
Реализации эффекта
В высококоэрцитивных сплавах и некоторых других ферромагнетиках наблюдается так называемая сверхвязкость, для которой время магнитной релаксации составляет несколько минут и более (3-й тип магнитной вязкости). Этот тип магнитной вязкости связан с флуктуациями энергии, преимущественно тепловыми. Флуктуации вызывают перемагничивание доменов, которые при изменении поля получили недостаточно энергии, чтобы сразу перемагнититься. Диффузионные и флуктуационные процессы существенно зависят от температуры, поэтому магнитная вязкость 2-го и 3-го типов характеризуется сильной температурной зависимостью: с понижением температуры магнитная вязкость возрастает. Четвёртый тип магнитной вязкости, характерный главным образом для ферритов, обусловлен диффузией электронов между ионами 2-валентного и 3-валентного железа. Этот процесс эквивалентен диффузии самих ионов, но осуществляется значительно легче, поэтому магнитная вязкость ферритов обычно невелика. В сильных магнитных полях действие магнитной вязкости незначительно. Часто в ферромагнетиках одновременно проявляются несколько типов магнитной вязкости, что затрудняет анализ явления.
Литература
1. Физическая энциклопедия / гл.ред. Прохоров А.М. - М.: Большая российская энциклопедия. 1994.
2. Лукьянец В.А. Физические эффекты в машиностроении. - М.:Машиностроение. 1993
