магнитная проницаемость

МАГНИТНАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ - величина, характеризующая реакцию среды на воздействие внеш. магн. поля напряжённостью H. М. п. количественно определяется отношением , где В - магн. индукция. С точки зрения электродинамики, М. п. аналогична диэлектрической проницаемостии симметрично с ней входит в т. н. материальные ур-ния, дополняющие систему Максвелла уравнений, определяя, в частности, показатель преломления среды

М. п. связана с магнитной восприимчивостью соотношением

(в Гаусса системе единиц), из к-рого следует, что для парамагнетиков ,для диамагнетиков ив вакууме (в системе СИ для вакуума X. В анизотропной среде М. п. анизотропна, m является тензором. В общем случае переменного и неоднородного внеш. поля М. п. комплексна

причём и есть ф-ции частоты w и волнового вектора q; наз. динамической неоднородной М. п., - статической однородной М. п. Мнимая часть описывает поглощение (т. е. потери) эл--магн. энергии в веществе, и связаны между собой, как и диэлектрич. проницаемости и Крамерса-Кронига соотношениями.

М. п. является одной из осн. характеристик магн. веществ и материалов. В магнитоупорядоченных средах М. п. зависит от поля Н, поскольку намагниченность М в этом случае является нелинейной ф-цией Я. Обычно рассматривают т. н. начальную М. п.

и дифференциальную М. п.

Интервал значений для разл. магнетиков очень велик - от единиц до 10⁶ в магнитно-мягких материалах.

При определении истинной М. п. реальных образцов необходимо учитывать эффекты размагничивания. Внутр. поле в образце

откуда

где N - размагничивающий фактор. Тогда М. п. тела с учётом эффектов размагничивания

Зависимость m (H) тесно связана с магнитной доменной структурой вещества и с процессами её изменения при намагничивании. Поэтому изучение этой зависимости даёт важную информацию о доменной структуре, подвижности доменных стенок и т. д.

В слабых полях m обычно определяется процессами смещения доменных стенок и имеет большую величину. Для т. н. процессов вращения в намагничиваемых магнитно-твёрдых материалах значение меньше , где М_s - намагниченность насыщения, а К - константа анизотропии). Функция сначала растёт, достигая максимума при поле (Н_с - коэрцитивная сила), а затем падает. Зависимость m (H) может быть обратимой (в слабых полях в магнитно-мягких материалах) или необратимой. Последнее связано с гистерезисными явлениями (см. Гистерезис магнитный). Температурная зависимость М. п. определяется разл. механизмами при разных Я. Так, в области, где намагничивание определяют процессы вращения, (H_а - поле анизотропии). Значение константа анизотропии порядка п)и, следовательно,сильно растёт с приближением к точке Кюри TC в соответствии с общей теорией критических явлений.

Важную роль как в исследованиях по физике магнетизма, так и в технич. применениях магн. материалов играет зависимость комплексной М. п. от частоты переменного внеш. поля . Типичный вид кривых и приведён на рис. 1.

Рис. 2. Дисперсия комплексной магнитной проницаемости для релаксационного механизма, см. формулы (8).

Рис. 3. Диаграмма Аржана (или Коле и Коле) зависимости

Имеется неск. факторов, обусловливающих дисперсию . В материалах с большой проводимостью существеннуюрольиграют вихревые токи, приводящие к большим потерям энергии ( велико). Поэтому широкое применение в технике нашли высокоомные магн. материалы (ферриты). Тем не менее и в ферритах большие значения при малых потерях наблюдаются лишь в определённом интервале частот. Это обусловлено явлением ферромагнитного резонанса на частоте ( - магнитомеханическое отношение). При значит. размагничивающих факторах w_r может возрастать до значения , что при наличии доменной структуры приводит к образованию широкой частотной полосы потерь ввиду возможности разл. ориентации доменов относительно направления переменного поля с соответствующим изменением их размагничивающих факторов. Лишь при потери становятся малыми. Ещё одной причиной дисперсии m(w) являются релаксац. процессы, ответственные также за магнитную вязкость вещества. Эффект связан с отставанием намагниченности от внеш. поля. Время релаксации , где Е_т- энергия активации, а есть t при Если имеется только одно время релаксации, то и описываются ф-лами

где , а - равновесное значение М при данном поле H. Ф-ции (- и изображены на рис. 2. Из ф-л (8) видно, что и связаны друг с другом. Можно построить т. н. диаграммы Аржана (или Коле и Коле) (рис. 3), имеющие вид полуокружности, на к-рые укладываются значения и при разных w и . Если дисперсия определяется в основном релаксац. механизмом, то эксперим. данные хорошо ложатся на эту полуокружность. Значение , определённое из ВЧ-измерений, оказывается для мн. ферритов хорошо совпадающей со значением энергии активации , полученной из измерении электросопротивления. Кроме указанных причин дисперсия может вызываться нелинейностью зависимости В=В(Н)и гистерезисом.

Лит.: Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Электродинамика сплошных сред, 2 изд., М., 1982; Смит Я., Вейн X., Ферриты, пер. с англ., М., 1962. Ю. П. Ирхин.

   <<      Предметный указатель      >>