Размагничивающий фактор
Размагни́чивающий фа́ктор — безразмерная тензорная величина, определяющая значение напряжённости размагничивающего поля, создаваемого однородно намагниченным магнетиком в виде эллипсоида вращения. Варьирование параметров эллипсоида позволяет аппроксимировать разные формы образцов. Для простых систем оперирование размагничивающим фактором иногда позволяет обойти решение уравнений Максвелла при нахождении поля.
Размагничивающее поле
[править | править код]При помещении образца в до того однородное магнитное поле с напряжённостью в образце вследствие намагничивания возникает дополнительное поле, создаваемое молекулярными токами. Из-за этого в разных частях образца напряжённость может оказаться отличной от изначальной, и её распределение может стать неоднородным. Получается, что «наложенное поле» искажается самим образцом. В большинстве случаев при этом величина численно меньше , поэтому поле называют размагничивающим.
Магнитная индукция также претерпевает изменения — но в данном контексте существеннее искажение именно . Получается, например, что формулировка «к образцу приложено внешнее поле » оказывается неадекватной, так как величину «истинного» приложенного поля удаётся корректно определить только путём решения уравнений Максвелла для конкретной ситуации.
Рассмотрение упрощается для случая определённых геометрических форм образцов.
Понятие «размагничивающий фактор»
[править | править код]Доказано, что при помещении в до того однородное поле образца из однородного магнетика, имеющего форму эллипсоида вращения (включая предельные формы такой фигуры — шар, длинный цилиндр, тонкую плоскопараллельную пластину), этот образец намагничивается однородно.
В таких случаях если — намагниченность, то истинная напряжённость поля в образце равна
- ,
где тензор есть размагничивающий фактор, а произведение задаёт размагничивающее поле. Для выбранного направления векторно-тензорные обозначения можно опустить:
- .
Соответственно, «приложенным внешним полем» надо считать именно величину , а не . Скажем, при изучении магнитной восприимчивости материала экспериментально полученную кривую будет необходимо привести к виду , поскольку , а не . Если для некоего магнетика , то .
Область применения понятия
[править | править код]Чаще размагничивающие факторы рассматриваются при работе с образцами ферромагнитных материалов различной формы. Однако, всё сказанное относится и к парамагнетикам.
Более того, аналогичная ситуация возникает при работе с диэлектриками — там намагничивание заменяется на поляризацию (и аналогичный фактор мог бы быть назван «деполяризующим»).
Ограничения на применимость понятия связаны с формой образца. Если она похожа на эллипсоидальную, то можно ввести фактор приближённо и оценить из эксперимента. Если же форма далека от эллипсоидальной, понятие размагничивающего фактора не используется.
Размагничивающие факторы объектов
[править | править код]В системе единиц СГСМ (предполагается ):
- размагничивающий фактор бесконечной пластины, перпендикулярной оси :
- размагничивающий фактор бесконечного круглого цилиндра, параллельного оси :
- размагничивающий фактор шара:
- .
Перевод формул в систему СИ осуществляется делением на .
Сумма диагональных компонент размагничивающего фактора равна 4 в гауссовой системе единиц. В СИ сумма диагональных компонент тензора размагничивающих факторов равна 1.
При изучении магнетиков удобно работать с длинными образцами цилиндрической формы и ориентировать налагаемое поле вдоль оси цилиндра. Тогда размагничивающий фактор равен нулю и .
Литература
[править | править код]- Энциклопедия физики и техники, статья «Размагничивающий фактор» (авт. А. С. Ермоленко).
- Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.