磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)論述(編輯修改稿)
2025-02-12 04:36 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 可逆疇壁位移磁化過程*在 H作用下， i疇能量最低， k疇能量最高，根據(jù)能量最小原理的要求， i疇體積增大， k疇體積減小，相當(dāng)于疇壁移動(dòng)了一段距離。*實(shí)際上，在一定的外場(chǎng)下，疇壁位移的距離是有限的。原因：材料內(nèi)部存在著阻礙疇壁運(yùn)動(dòng)的阻力，阻力主要來源于鐵磁體內(nèi)部的不均勻性，主要是鐵磁體內(nèi)部存在有內(nèi)應(yīng)力的起伏分布和組分的不均勻分布，如雜質(zhì)、氣孔和非磁性相等。*單位體積鐵磁體內(nèi)的總能量為：*疇壁位移磁化過程中，必須滿足自由能最小原理：*疇壁位移磁化過程中的一般磁化方程式：*物理意義：疇壁位移磁化過程中磁位能的降低與鐵磁體內(nèi)能的增加相等。*磁化過程中的平衡條件： 動(dòng)力 (磁場(chǎng)作用力 )＝阻力 (鐵磁體內(nèi)部的不均勻性 )*根據(jù)阻力的不同來源，分為兩種理論模型： 內(nèi)應(yīng)力模型和含雜模型一、內(nèi)應(yīng)力模型*主要考慮內(nèi)應(yīng)力的起伏分布對(duì)鐵磁體內(nèi)部能量變化的影響，忽略雜質(zhì)的影響。一般的金屬軟磁材料和高磁導(dǎo)率軟磁鐵氧體適合采用這種模型。?180o疇壁的起始磁化率 :?90o疇壁的起始磁化率 :l?磁疇的寬度； ??充實(shí)系數(shù)，晶體中實(shí)際存在的 180o疇壁占據(jù)自由能極小位置的分?jǐn)?shù)； ??疇壁的厚度； ?S?飽和磁致伸縮系數(shù)； ???應(yīng)力的變化二、含雜模型*忽略內(nèi)應(yīng)力的影響，主要考慮由于存在的雜質(zhì)而引起的鐵磁體內(nèi)能量的變化。如果鐵磁晶體內(nèi)包含許多非磁性或弱磁性的雜質(zhì)、氣孔等，而內(nèi)應(yīng)力的變化不大，則可以采用含雜模型。?180o疇壁為例 :d?雜質(zhì)直徑 ； ??雜質(zhì)的體積濃度*小結(jié)：疇壁位移磁化過程中影響起始磁導(dǎo)率的因素有(1) 材料的 MS， MS越大， ?i越高；(2) 材料的 K1和 ?S， K1和 ?S越小， ?i越高；(3) 材料的內(nèi)應(yīng)力 ?，材料內(nèi)部的晶體結(jié)構(gòu)越完整均勻，產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力越小， ?i越高；(4) 材料內(nèi)的雜質(zhì)濃度 ?， ?越低，疇壁位移磁化過程決定的 ?i越高。 不可逆疇壁位移磁化過程*同可逆疇壁位移磁化過程一樣，鐵磁體內(nèi)存在應(yīng)力和雜質(zhì)以及晶界等結(jié)構(gòu)起伏變化是產(chǎn)生不可逆疇壁位移的根本原因。180o疇壁的不可逆疇壁位移模型180o疇壁位移磁化方程?w： 疇壁能密度H=0時(shí)，停留在 O點(diǎn)，疇壁處于平衡狀態(tài)，因H0時(shí)，疇壁開始移動(dòng)，磁場(chǎng)能下降，疇壁能增加，二者平衡oa一段：為可逆疇壁位移磁化階段ae一段：為不可逆疇壁位移磁化階段*以存在應(yīng)力起伏分布的 180o疇壁為例 :*?ir比 ?i大很多，提高 ?ir的途徑類似 ?i 可逆磁疇轉(zhuǎn)動(dòng)磁化過程*磁疇轉(zhuǎn)動(dòng)過程中總的自由能*疇轉(zhuǎn)磁化過程中的平衡方程式*物理意義：疇轉(zhuǎn)過程中，當(dāng)鐵磁體內(nèi)磁位能降低的數(shù)值與磁晶各向異性能、磁應(yīng)力能和退磁場(chǎng)能增加的數(shù)值相等時(shí)，疇轉(zhuǎn)磁化處于平衡狀態(tài)。一、由磁晶各向異性控制的可逆疇轉(zhuǎn)磁化*疇轉(zhuǎn)磁化方程*以單軸六角晶系為例得二、由應(yīng)力控制的可逆疇轉(zhuǎn)磁化*疇轉(zhuǎn)磁化方程*求得*實(shí)際中材料內(nèi)部往往同時(shí)存在磁晶各向異性能和磁彈性能，這些因素都會(huì)對(duì)磁疇轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)成阻力。*可逆磁疇轉(zhuǎn)動(dòng)磁化過程中影響起始磁導(dǎo)率的因素有：(1) 材料的 MS ， MS越大， ?i越高；(2) 材料的 K1和 ?S， K1和 ?S越小， ?i越高； (3) 材料的內(nèi)應(yīng)力 ?，材料內(nèi)部的晶體結(jié)構(gòu)越完整均勻，產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力越小， ?i越高； 不可逆磁疇轉(zhuǎn)動(dòng)磁化過程*實(shí)現(xiàn)不可逆疇轉(zhuǎn)一般需要較強(qiáng)的磁場(chǎng)，因此通常鐵磁體內(nèi)的不可逆磁化主要是由疇壁位移引起的。對(duì)于單疇顆粒來說，只能是不可逆疇轉(zhuǎn)。*導(dǎo)致可逆疇轉(zhuǎn)和不可逆疇轉(zhuǎn)的原因是鐵磁體內(nèi)存在著廣義的各向異性能的起伏變化。*下圖為具有單軸各向異性的鐵磁體的可逆與不可逆疇轉(zhuǎn)磁化過程。*從能量角度*以單軸各向異性晶體為例，疇轉(zhuǎn)磁化方程為*如果疇轉(zhuǎn)磁化過程處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)，則必須滿足條件*如果處于非穩(wěn)定平衡狀態(tài)，則有*由穩(wěn)定平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)為不穩(wěn)定狀態(tài)的分界點(diǎn)是*不可逆疇轉(zhuǎn)的磁化率 動(dòng)態(tài)磁化 動(dòng)態(tài)磁化過程*靜態(tài)磁化過程： 磁場(chǎng)恒定 ， 樣品從一個(gè)穩(wěn)定磁化狀態(tài)轉(zhuǎn)變到新的平衡狀態(tài)。不考慮建立新的平衡過程的 時(shí)間 問題，因此稱之為 靜態(tài) 磁化過程。?不可逆磁化導(dǎo)致磁滯現(xiàn)象，每個(gè)磁化狀態(tài)都處于亞穩(wěn)態(tài)，且磁化狀態(tài)不隨時(shí)間改變。*動(dòng)態(tài)磁滯回線： 鐵磁體在周期性變化的交變磁場(chǎng)中時(shí)，其磁化強(qiáng)度也周期性地反復(fù)變化，
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