淺析磁疇觀察的原理分析
更新時(shí)間:2018-07-27 點(diǎn)擊次數(shù):1647
磁疇觀察理論是用量子理論從微觀上說(shuō)明鐵磁質(zhì)的磁化機(jī)理。所謂磁疇,是指鐵磁體材料在自發(fā)磁化的過(guò)程中為降低靜磁能而產(chǎn)生分化的方向各異的小型磁化區(qū)域,每個(gè)區(qū)域內(nèi)部包含大量原子,這些原子的磁矩都像一個(gè)個(gè)小磁鐵那樣整齊排列,但相鄰的不同區(qū)域之間原子磁矩排列的方向不同,如圖所示。各個(gè)磁疇之間的交界面稱為磁疇壁。宏觀物體一般總是具有很多磁疇,這樣,磁疇的磁矩方向各不相同,結(jié)果相互抵消,矢量和為零,整個(gè)物體的磁矩為零,它也就不能吸引其它磁性材料。也就是說(shuō)磁性材料在正常情況下并不對(duì)外顯示磁性。只有當(dāng)磁性材料被磁化以后,它才能對(duì)外顯示出磁性。
磁疇原理分析
磁疇的存在是能量極小化的后果。這是物理學(xué)家列夫·朗道和葉津·李佛西茲(Evgeny Lifshitz)提出的點(diǎn)子。假設(shè)一個(gè)鐵磁性長(zhǎng)方體是單獨(dú)磁疇,則會(huì)有很多正磁荷與負(fù)磁荷分別形成于長(zhǎng)方塊的頂面與底面,從而擁有較強(qiáng)烈的磁能。假設(shè)鐵磁性長(zhǎng)方塊分為兩個(gè)磁疇,其中一個(gè)磁疇的磁矩朝上,另一個(gè)朝下,則會(huì)有正磁荷與負(fù)磁荷分別形成于頂面的左右邊,又有負(fù)磁荷與正磁荷相反地分別形成于底面的左右邊,所以,磁能較微弱,大約為圖a的一半。假設(shè)鐵磁性長(zhǎng)方塊是由多個(gè)磁疇組成,如圖c所示,則由于磁荷不會(huì)形成于頂面與底面,只會(huì)形成于斜虛界面,所有的磁場(chǎng)都包含于長(zhǎng)方塊內(nèi)部,磁能更微弱。這種組態(tài)稱為“閉磁疇”(closure domain),是小能量態(tài)。
當(dāng)鐵磁質(zhì)處于外磁場(chǎng)中時(shí),那些自發(fā)磁化方向和外磁場(chǎng)方向成小角度的磁疇其體積隨著外加磁場(chǎng)的增大而擴(kuò)大并使磁疇的磁化方向進(jìn)一步轉(zhuǎn)向外磁場(chǎng)方向。另一些自發(fā)磁化方向和外磁場(chǎng)方向成大角度的磁疇其體積則逐漸縮小,這時(shí)鐵磁質(zhì)對(duì)外呈現(xiàn)宏觀磁性。當(dāng)外磁場(chǎng)增大時(shí),上述效應(yīng)相應(yīng)增大,直到所有磁疇都沿外磁場(chǎng)排列達(dá)到飽和。由于在每個(gè)磁疇中個(gè)單元磁矩已排列整齊,因此具有很強(qiáng)的宏觀磁性。