Стартовая Предметный указатель Новости науки и техники
Новости науки и техники
НАНОТЕХНОЛОГИИ И СЕНСОРЫ
Американские ученые создали новый вид сенсора
Американские ученые создали новый вид имплантируемого сенсора для мониторинга содержания глюкозы в крови. Устройство вводится под кожу и фиксирует изменения в составе крови в режиме реального времени. Далее...

Нанотехнологии, сенсоры

магнитная проницаемость

МАГНИТНАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ - величина, характеризующая реакцию среды на воздействие внеш. магн. поля напряжённостью H. М. п. количественно определяется отношением 2564-90.jpg , где В - магн. индукция. С точки зрения электродинамики, М. п. аналогична диэлектрической проницаемости2564-91.jpgи симметрично с ней входит в т. н. материальные ур-ния, дополняющие систему Максвелла уравнений, определяя, в частности, показатель преломления среды2564-92.jpg

М. п. связана с магнитной восприимчивостью 2564-93.jpgсоотношением

2564-94.jpg

Гаусса системе единиц), из к-рого следует, что2564-95.jpg для парамагнетиков ,2564-96.jpgдля диамагнетиков и2564-97.jpgв вакууме (в системе СИ для вакуума2564-98.jpg X2564-99.jpg. В анизотропной среде М. п. анизотропна, m является тензором. В общем случае переменного и неоднородного внеш. поля М. п. комплексна

2564-100.jpg

причём 2564-101.jpg и2564-102.jpg есть ф-ции частоты w и волнового вектора q; 2564-103.jpgназ. динамической неоднородной М. п., 2564-104.jpg - статической однородной М. п. Мнимая часть2564-105.jpg описывает поглощение (т. е. потери) эл--магн. энергии в веществе, 2564-106.jpg и2564-107.jpg связаны между собой, как и диэлектрич. проницаемости2565-1.jpg и2565-2.jpg 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.

2565-3.jpg

и дифференциальную М. п.

2565-4.jpg

Интервал значений 2565-5.jpg 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

2565-6.jpg

откуда

2565-7.jpg

где N - размагничивающий фактор. Тогда М. п. тела 2565-8.jpg с учётом эффектов размагничивания

2565-9.jpg

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 2565-10.jpg меньше2565-11.jpg2565-12.jpg , где Мs - намагниченность насыщения, а К - константа анизотропии). Функция 2565-13.jpg сначала растёт, достигая максимума при поле 2565-14.jpg (Нс - 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,2565-15.jpg 2565-16.jpg (Hа - поле анизотропии). 2565-17.jpg Значение2565-18.jpg2565-19.jpg константа анизотропии порядка п)и, следовательно,2565-20.jpgсильно 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 2565-21.jpg переменного внеш. поля 2565-22.jpg. Типичный вид кривых 2565-23.jpgи2565-24.jpg приведён на рис. 1.

2565-29.jpg

2565-39.jpg

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

2565-40.jpg

Рис. 3. Диаграмма Аржана (или Коле и Коле) зависимости2565-41.jpg

Имеется неск. факторов, обусловливающих дисперсию 2565-25.jpg . В материалах с большой проводимостью существеннуюрольиграют вихревые токи, приводящие к большим потерям энергии (2565-26.jpg велико). Поэтому широкое применение в технике нашли высокоомные магн. материалы (ферриты). Тем не менее и в ферритах большие значения 2565-27.jpg при малых потерях 2565-28.jpg наблюдаются лишь в определённом интервале частот. Это обусловлено явлением ферромагнитного резонанса на частоте2565-30.jpg2565-31.jpg (2565-32.jpg - магнитомеханическое отношение). При значит. размагничивающих факторах wr может возрастать до значения2565-33.jpg2565-34.jpg , что при наличии доменной структуры приводит к образованию широкой частотной полосы потерь2565-35.jpg2565-36.jpg ввиду возможности разл. ориентации доменов относительно направления переменного поля 2565-37.jpg с соответствующим изменением их размагничивающих факторов. Лишь при 2565-38.jpg 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 2565-42.jpg , где Ет- энергия активации, а 2565-43.jpg есть t при2565-44.jpg Если имеется только одно время релаксации, то 2565-45.jpg и 2565-46.jpg описываются ф-лами

2565-47.jpg

где 2565-48.jpg , а 2565-49.jpg - равновесное значение М при данном поле H. Ф-ции (2565-50.jpg- 2565-51.jpg и 2565-52.jpg изображены на рис. 2. Из ф-л (8) видно, что2565-53.jpg и 2565-54.jpg связаны друг с другом. Можно построить т. н. диаграммы Аржана (или Коле и Коле) 2565-55.jpg (рис. 3), имеющие вид полуокружности, на к-рые укладываются значения2565-56.jpg и 2565-57.jpgпри разных2565-58.jpg w и 2565-59.jpg. Если дисперсия определяется в основном релаксац. механизмом, то эксперим. данные хорошо ложатся на эту полуокружность. Значение 2565-60.jpg, определённое из ВЧ-измерений, оказывается для мн. ферритов хорошо совпадающей со значением энергии активации 2565-61.jpg, полученной из измерении электросопротивления. Кроме указанных причин дисперсия 2565-62.jpg может вызываться нелинейностью зависимости В=В(Нгистерезисом.

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