Составители:
Рубрика:
7
сравнению с классическими ферромагнетиками, где спонтанная намагниченность при нагревании только
уменьшается.
В металлических ферримагнетиках обменное поле существенно выше (в несколько раз), чем в ферримагнетиках-
изоляторах и полупроводниках. Этот эффект обусловлен тем, что коллективизированные 3d-электроны,
подмагниченные собственным обменным взаимодействием, наводят сильную поляризацию в системе электронов
проводимости. Эта поляризация сохраняется в металлах
на сравнительно больших расстояниях от 3d-атомов и создает
сильные обменные поля H
R
, что обеспечивает высокую степень магнитного упорядочения в редкоземельной
подрешетке при высоких температурах. Благодаря такому обменному механизму уникальные свойства ионов редких
земель проявляются в практически важной области комнатных температур.
При Т > Т
C
ферримагнетик превращается в парамагнетик, однако магнитная восприимчивость χ изменяется с
температурой по более сложному, чем в ферромагнетиках, закону Нееля. В этом случае кривая 1/ χ =f(T) является
нелинейной.
В последние годы были разработаны новые редкоземельные ферримагнитные металлические материалы -
мощные постоянные магниты и материалы с гигантской магнитострикцией. Широко используются в современной
технике ферримагнитные
полупроводники ферриты-шпинели MeOFe
2
O
3
(Me
2+
= Mn
2+
, Co
2+
, Ni
2+
, Mg
2+
, Zn
2+
),
ферриты-гранаты R
3
Fe
5
O
12
, ферриты BaFe
12
O
19
и др. Благодаря низким потерям на высоких частотах ферриты
применяются как сердечники магнитопроводов в дросселях, трансформаторах, магнитных антеннах, а также для
управления электромагнитными колебаниями в устройствах сверхвысоких частот.
МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ
Принципиальная схема установки приведена на рис. 10. Исследуемый образец выполнен в виде тороидального
трансформатора Т, первичная обмотка которого содержит
1
N , витков, а вторичная –
2
N витков. Напряжение на
первичную обмотку трансформатора Т подается с выхода звукового генератора PQ через сопротивление
1
R
.
Вторичная обмотка трансформатора последовательно соединена с сопротивлением
2
R
и конденсатором С. С
сопротивления
1
R
на вход усилителя горизонтального отклонения осциллографа РО подается напряжение U
χ
,
пропорционально напряженности магнитного поля Н. На вертикальный вход "У" с конденсатора С подается
напряжение
y
U
, пропорциональное индукции магнитного поля
B
. При радиусе витка обмотки
в
r <<
r
r радиуса
тороида напряженность H в тороиде
1
1
2
T
N
HI
r
π
=
(11)
где r
r
= (r
1
+ r
2
)/2; r
1
= d
1
/2; r
2
= d
2
/2.
Так как падение напряжения на сопротивлении R
1
U
x
= I
1
R
1
, то с учетом (11)
1
1
2
N
HRr
x
r
U
π
=
(12)
U
x
определяется по коэффициенту отклонения электронного луча по горизонтальной оси k
х
:
U
x
= k
x
x. (13)
С учетом (13) выражение для Н может быть записано в виде
.
2
1
1
xk
rR
xkN
Н
x
r
x
α
π
== (14)
Но закону Фарадея ЭДС индукции во вторичной обмотке
,
222
S
dt
dB
N
dt
dФ
NE
i
−=−= (15)
PQ
T
R
1
N
1
N
2
X
R
2
C
Y
PO
Рис.10.
7
сравнению с классическими ферромагнетиками, где спонтанная намагниченность при нагревании только
уменьшается.
В металлических ферримагнетиках обменное поле существенно выше (в несколько раз), чем в ферримагнетиках-
изоляторах и полупроводниках. Этот эффект обусловлен тем, что коллективизированные 3d-электроны,
подмагниченные собственным обменным взаимодействием, наводят сильную поляризацию в системе электронов
проводимости. Эта поляризация сохраняется в металлах на сравнительно больших расстояниях от 3d-атомов и создает
сильные обменные поля HR, что обеспечивает высокую степень магнитного упорядочения в редкоземельной
подрешетке при высоких температурах. Благодаря такому обменному механизму уникальные свойства ионов редких
земель проявляются в практически важной области комнатных температур.
При Т > ТC ферримагнетик превращается в парамагнетик, однако магнитная восприимчивость χ изменяется с
температурой по более сложному, чем в ферромагнетиках, закону Нееля. В этом случае кривая 1/ χ =f(T) является
нелинейной.
В последние годы были разработаны новые редкоземельные ферримагнитные металлические материалы -
мощные постоянные магниты и материалы с гигантской магнитострикцией. Широко используются в современной
технике ферримагнитные полупроводники ферриты-шпинели MeOFe2O3 (Me2+ = Mn2+, Co2+, Ni2+, Mg2+, Zn2+),
ферриты-гранаты R3Fe5O12, ферриты BaFe12O19 и др. Благодаря низким потерям на высоких частотах ферриты
применяются как сердечники магнитопроводов в дросселях, трансформаторах, магнитных антеннах, а также для
управления электромагнитными колебаниями в устройствах сверхвысоких частот.
МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ
Принципиальная схема установки приведена на рис. 10. Исследуемый образец выполнен в виде тороидального
трансформатора Т, первичная обмотка которого содержит N1 , витков, а вторичная N 2 витков. Напряжение на
первичную обмотку трансформатора Т подается с выхода звукового генератора PQ через сопротивление R1 .
Вторичная обмотка трансформатора последовательно соединена с сопротивлением R2 и конденсатором С. С
сопротивления R1 на вход усилителя горизонтального отклонения осциллографа РО подается напряжение U χ ,
пропорционально напряженности магнитного поля Н. На вертикальный вход "У" с конденсатора С подается
напряжение U y , пропорциональное индукции магнитного поля B . При радиусе витка обмотки rв << rr радиуса
тороида напряженность H в тороиде
N1
H= I1 (11)
2π rT
где rr = (r1 + r2)/2; r1 = d1/2; r2 = d2/2.
T R2
PQ N1 N2
C
X Y
R1 PO
Рис.10.
Так как падение напряжения на сопротивлении R1 Ux = I1R1, то с учетом (11)
2πrr R1 H
Ux = N1 (12)
Ux определяется по коэффициенту отклонения электронного луча по горизонтальной оси kх :
Ux = kx x. (13)
С учетом (13) выражение для Н может быть записано в виде
N1k x x
Н= = αk x x. (14)
2πR1rr
Но закону Фарадея ЭДС индукции во вторичной обмотке
dФ dB
Ei = − N 2 = − N2 S2 , (15)
dt dt
