МАГНИТНАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ

МАГНИТНАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ

       

физич. величина, характеризующая изменение магнитной индукции В среды при воздействии магн. поля H. Обозначается m, у изотропных сред m=В/m0Н (в ед. СИ, m0 — магнитная постоянная), у анизотропных кристаллов М. п.— тензор. М. п. связана с магн. восприимчивостью c соотношением: m=1+4pc (в СГС системе единиц), m=1+c (в ед. СИ). Для физ. вакуума (в отсутствии в-ва) c=0 и m=1. У диамагнетиков c<0, m<1, у пара- и ферромагнетиков c>0 и m>1. В зависимости от того, определяется ли m в статич. или перем. магн. поле, её называют соответственно статической или д и н а м и ч е с к о й М. п. Значения этих М. и. не совпадают, т. к. на намагничивание среды в перем. полях влияют вихревые магнитная вязкость и резонансные явления. В перем. магн. полях, изменяющихся по закону синуса (косинуса), M. п. можно представить в комплексной форме: m=m1-im2, где m1 характеризует обратимые процессы намагничивания, a m2 — процессы рассеяния энергии магн. поля (потери на вихревые токи, магн. вязкость и т. д.).

М. п. ферромагнетиков сложно зависит от H, для описания этой зависимости вводят понятия дифференциальной, начальной и максимальной статич. М. п. (см. МАГНИТНАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ). В образцах конечных размеров из-за существования у них магн. полюсов и размагничивающего поля величина М. п. меньше, чем m в-ва этих образцов. Поэтому различают М. п. образца mо (при наличии размагничивающего фактора N) и М. п. в-ва образца m (в отсутствии N):

mo=m(1+N(m-1)) (в ед. СИ). Значения mo и N зависят от формы и размеров образца.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.

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 восприимчивостьюсоотношением

(в Гаусса системе единиц), из к-рого следует, что для парамагнетиков,для диамагнетиков и в 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.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.