Вполне вероятно, что образец ферромагнетика в целом окажется ненамагниченным. Такое может иметь место при случайной ориентации магнитных доменов, несмотря на то что каждый домен будет обладать значительной намагниченностью Ms. Каждый домен отделен от соседнего домена доменной стенкой или стенкой Блоха (блоховской границей), в пределах толщины которой направление спинов плавно поворачивается, как показано на рис. 5.19. Число доменов внутри кристалла, их форма и взаимосвязи определяются кристаллографическими направлениями, вдоль которых могут выстраиваться спины, а также требованием минимизации энергии, которая складывается из энергии доменных стенок и энергии размагничивания образца. На рис. 5.20 показано расположение доменов относительно друг друга для Рис. 5.19. Поворот направления спина в пределах толщины блоховской стенки, разделяющей магнитные домены [Киттель Ч. Введение в физику твердого тела.—-М.: Мир, 1963]. Толщина такого слоя в железе составляет примерно 300 постоянных решетки. 550 Гл. 5. Диэлектрические и магнитные свойства твердых тел Рис. 5.20. Два примера магнитной доменной структуры, видимой под микроскопом [Chikazumi S.— Physics of Magnetism, Krieger, 1978]. Справа — структура железа, содержащего 4 % кремния; направления легкого намагничивания совпадают с направлениями типа [100], как видно для поверхности, которая практически соответствует плоскости (100), домены разделены 180- и 90-градусными стенками. Слева — домены в пермаллое (78% Ni, 22 % Fe), для которого направления легкого намагничивания совпадают с направлениями типа [111]; возникающие при этом домены разделены 180-, 109- и 71-градусными стенками. двух типов ферромагнетиков; в одном из них направления легкого намагничивания совпадают с ребрами куба, а в другом — с объемными диагоналями куба. На рис. 5.21 состояние явно «ненамагниченного» образца представлено началом координат. При включении внешнего магнитного поля блоховские границы движутся таким образом, что происходит рост доменов, в которых М8 достаточно близко к направлению Я. Это движение доменных стенок может быть обратимым, если приложенное поле невелико, но оно приобретает необратимый характер в случае сильного поля. Если произошло такое необратимое движение, то образец приобретает остаточную намагниченность даже если поле убрано. На рис. 5.21 показано увеличение намагниченности практически до насыщения, которое обеспечивается не только движением блоховских границ, но и поворотами доменов в более сильных полях. Периодические изменения направления приложенного поля (положительное или отрицательное направление) приводят к хорошо известной петле гистерезиса, устанавливающей связь между магнитной индукцией и приложенным полем. Площадь, ограниченная этой кривой, представляет собой работу на единицу объема, выполненную при движении вдоль контура петли. 52. Магнитные свойства твердых тел 551 Рис. 5.21. Схематическое изображение петли намагничивания для многодоменного образца ферромагнетика. Не — коэрцитивная сила, Вг — остаточная намагниченность. Пунктиром представлено намагничивание предварительно намагниченного образца (со случайной ориентацией доменов). Стрелки на сплошной кривой показывают ход петли гистерезиса. Технические аспекты ферромагнетизма непосредственно связаны с петлями намагниченности для реальных твердых тел; с «магнитожесткими» материалами, обладающими большой коэрцитивной силой, с материалами, обладающими большой магнитной проницаемостью и т. д.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Магнитные домены» з дисципліни «Фізика твердого тіла»
