Quá trình từ hóa của chất sắt từ

2 ll dK xy

2.4.2.Quá trình từ hóa của chất sắt từ

Khi không có từ trường ngoài, các mômen từ trong các đômen định hướng sao cho mômen từ tổng cộng của tất cả các đômen bằng không, toàn bộ vật sắt từ không có từ tính. Khi có từ trường ngoài, độ từ hóa của vật sắt từ

0

M 



. Nếu tăng cảm ứng từ trường ngoài B

thì độ từ hóa M

của vật sắt từ tăng; khi từ trường ngoài tiếp tục tăng đến một giá trị nào đó thì độ từ hóa của sắt từ đạt đến một giá trị không đổi và sau đó dù tăng từ trường ngoài thêm nữa thì độ từ hóa vẫn giữ nguyên giá trị đó. Đó là quá trình từ hóa của sắt từ.

Tùy theo đặc trưng của hiện tượng vật lý xuất hiện trong vật sắt từ, ta có thể chia quá trình từ hóa thành 2 giai đoạn:

2.4.2.1. Quá trình dịch vách đômen

Quá trình này gồm hai giai đoạn nhỏ: quá trình thuận nghịch và quá trình không thuận nghịch.

a) Quá trình dịch chuyển thuận nghịch vách đômen

Năng lượng tương tác giữa mômen từ nguyên tử Mi

với cảm ứng từ trường ngoài B

i BM   hay 0 2  

   M B i 0, năng lượng vật từ giảm.

i

BM

  hay hay

2

     M B i 0, năng lượng vật từ tăng.

Dưới tác dụng của từ trường ngoài, các mômen từ cùng chiều B ( hay0

2  

  ở lớp chuyển tiếp) sẽ quay về hướng từ trường ngoài. Kết quả này dẫn đến sự dịch chuyển lớp chuyển tiếp về phía đômen có mômen từ ngược chiều B

(hay 2

    ). Như vậy thể tích của các đômen có mômen từ cùng chiều B (hay0 2     ) được mở rộng và lớn dần; còn thể tích các đômen có mômen từ ngược chiều B

(hay 2

    ) bị thu hẹp lại và bé dần (hình 2.10).

Độ từ hóa của vật sắt từ bằng tổng các vector mômen từ trong tất cả các đômen khác không. Chính vì vậy mà vật sắt từ có từ tính.

b) Quá trình dịch chuyển không thuận nghịch vách đômen

Nếu tiếp tục tăng từ trường ngoài đến một mức nào đó thì thể tích các đômen có mômen từ ngược chiều B (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

(hay 2

    ) sẽ bằng không. Khi đó, trong vật sắt từ chỉ còn các đômen có mômen từ cùng chiều B

(hay0 2     ). B 

2.4.2.2. Quá trình quay

Nếu tiếp tục tăng từ trường ngoài thì có sự quay các mômen từ spin trong các đômen có thể tích tăng, các mômen từ spin sẽ sắp xếp cùng chiều với từ trường ngoài. Khi các mômen từ của tất cả các đômen được sắp xếp cùng chiều với từ trường ngoài thì toàn bộ vật sắt từ coi như một đômen và vật ở trạng thái có từ tính lớn nhất. Trạng thái này gọi là trạng thái bão hòa từ. Quá trình từ hóa có thể được biểu diễn trên hình 2.11.

Quá trình từ hóa của chất sắt từ có thể tóm lược một cách ngắn gọn thông qua đường cong từ hóa cơ bản và đường cong từ trễ thể hiện trên hình 2.12. Dựa vào hình dạng đường cong từ trễ của vật liệu sắt từ ta có thể phân loại được các loại vật liệu sắt từ.

Lúc đầu, vật sắt từ được từ hóa theo đường cong cơ bản. Từ trường ngoài H tăng, cảm ứng từ của vật liệu B cũng tăng. Đến một giá trị nào đó của H thì B không tăng nữa, nó đạt trạng thái bão hòa Bs cho dù H có tăng. Khi giảm giá trị H thì B giảm nhưng lại không theo đường ban đầu. Đến giá trị H = 0 thì B = Br khác không. Br gọi là cảm ứng từ dư. Khi tăng H theo chiều

B



kháng từ. Ta tiếp tục tăng H thì vật liệu lại được từ hóa đến bão hòa nhưng theo chiều ngược lại. Giảm từ trường sau đó lại tăng theo chiều ngược lại, ta sẽ vẽ được đường cong từ trễ. Diện tích đường cong từ trễ thể hiện năng lượng tổn hao khi từ hóa vật liệu. Nếu diện tích đường cong càng lớn thì năng lượng tổn hào càng nhiều. Vật liệu đó là từ cứng. Ngược lại là vật liệu từ mềm. Ta sẽ xét cụ thể sau.

Hình 2.12. Đường cong từ hóa và từ trễ của vật liệu sắt từ và một số thông số