Коэрцитивная сила - NiNa.Az

У этого термина существуют и другие значения, см. Сила (значения).

Коэрцити́вная си́ла (тж.: коэрцити́вное по́ле, от лат. coercitio «удерживание») — значение напряжённости внешнего магнитного поля, необходимое для полного размагничивания ферро- или ферри- магнитного вещества.

Предельная петля гистерезиса ферромагнетика или ферримагнетика. По оси абсцисс отложена напряжённость магнитного поля, по оси ординат — индукция в материале. ${\displaystyle B_{sat}}$ — индукция насыщения (строго говоря, насыщения нет и пунктирные прямые наклонены, но при реальных параметрах они почти горизонтальны), ${\displaystyle B_{r}}$ — остаточная намагниченность, ${\displaystyle H_{c}}$ — коэрцитивная сила.

Единица измерения коэрцитивной силы совпадает с единицей напряжённости магнитного поля — в Международной системе единиц (СИ): ампер/метр, в СГС: эрстед. Обзначается ${\displaystyle H_{c}}$.

Чем большей коэрцитивной силой обладает постоянный магнит, тем он устойчивее к размагничивающим воздействиям.

Формальное определение

Семейство петель гистерезиса в координатах ${\displaystyle H-B}$ (напряжённость магнитного поля — магнитная индукция) для (анизотропной? текстурированной) (англ. grain-oriented) электротехнической стали при синусоидальном изменении полей со временем с амплитудами от 0,3 Tл до 1,7 Tл. ${\displaystyle B_{R}}$ обозначена остаточная намагниченность, ${\displaystyle H_{C}}$ — коэрцитивное поле.

Коэрцитивная сила — такое размагничивающее внешнее магнитное поле напряжённостью ${\displaystyle H}$, которое необходимо приложить к ферромагнетику, предварительно намагниченному до насыщения, чтобы довести до нуля его намагниченность ${\displaystyle M}$ или индукцию магнитного поля ${\displaystyle B}$ внутри.

Соответственно, коэрцитивная сила ${\displaystyle H_{C}}$ может определяться из кривых ${\displaystyle M(H)}$ или из кривых ${\displaystyle B(H)}$ (обозначения: ${\displaystyle H_{C}^{M}}$ или ${\displaystyle H_{C}^{B}}$). Рисунок справа отвечает варианту ${\displaystyle H_{C}=H_{C}^{B}}$.

Коэрцитивная сила ${\displaystyle H_{C}^{M}}$ всегда по модулю больше, чем ${\displaystyle H_{C}^{B}}$. Действительно, при ${\displaystyle H=H_{C}^{B}}$ вследствие соотношения

${\displaystyle B=\mu _{0}H+\mu _{0}M}$

(где ${\displaystyle \mu _{0}}$ — магнитная постоянная; записано в СИ), имеем ${\displaystyle M=-H_{C}^{B}>0}$, то есть намагниченность ${\displaystyle M}$ в этом состоянии положительна. Значит, чтобы её обнулить (для попадания в состояние ${\displaystyle H=H_{C}^{M}}$), необходимо подальше сместиться в область отрицательных ${\displaystyle H}$, по сравнению с ${\displaystyle H_{C}^{B}}$.

Магнитомягкие и магнитотвёрдые ферромагнетики

Коэрцитивная сила некоторых ферромагнитных материалов

Материал	Коэрцитивная сила (кА/м)
Супермаллой (16Fe:79Ni:5Mo)	0,0002^:131,133
Пермаллой (Fe:4Ni)	0,0008—0,08
Железные опилки (чистота железа 0,9995 по массе)	0,004-37,4
Электротехническая сталь (11Fe:Si)	0,032—0,072
Низкоуглеродистая конструкционная сталь (1896)	0,16
Ni (чистота 0,99 по массе)	0,056—23
Магнитотвёрдый феррит (ZnxFeNi1−xO3)	1,2—16
Сплав 2Fe:Co	19
Кобальт (чистота 0,99 по массе)	0,8—72
Алнико	30—150
Металлическое покрытие поверхности магнитных дисков (Cr:Co:Pt)	140
Неодимовый магнит (NdFeB)	800—950
12Fe:13Pt (Fe48Pt52)	≥980
Сплав (Dy,Nb,Ga,Co:2Nd:14Fe:B)	2040—2090
(2Sm:17Fe:3N, при 10 K)	<40—2800
Самарий-кобальтовый магнит	3200

По величине коэрцитивной силы магнитные материалы условно разделяются на:

• Магнитомягкие материалы — материалы с низкой коэрцитивной силой, которые намагничиваются до насыщения и перемагничиваются в относительно слабых магнитных полях напряжённостью до 4 кА/м. После перемагничивания внешне они не проявляют магнитных свойств, так как состоят из хаотически ориентированных намагниченных до насыщения областей. Примером могут служить различные стали.
• Магнитотвёрдые материалы — материалы с высокой коэрцитивной силой, которые намагничиваются до насыщения и перемагничиваются в сравнительно сильных магнитных полях напряжённостью в тысячи и десятки тысяч ампер на метр. После намагничивания магнитнотвёрдые материалы остаются постоянными магнитами из-за высоких значений коэрцитивной силы и магнитной индукции. Примерами являются редкоземельные магниты NdFeB и SmCo, бариевые и стронциевые магнитотвёрдые ферриты.

Значения коэрцитивной силы некоторых ферромагнитных материалов приведены в таблице. Коэрцитивная сила сильно зависит от текстурованности материала, режима его термообработки, направления намагничивающего поля для текстурованных и анизотропных материалов, поэтому в таблице для некоторых материалов приведены диапазоны изменения коэрцитивной силы.

Применение

Коэрцитивная сила — сильно структурно-чувствительная характеристика, и она часто используется для анализа и фазовых превращений, а также для изучения дефектов кристаллической решётки, образующихся при тех или иных воздействиях на металл (пластическая деформация, облучение и др.)

Примечания

1. Tumanski, S. Handbook of magnetic measurements. — Boca Raton, FL : CRC Press, 2011. — ISBN 9781439829523.
2. M. A. Akhter-D. J. Mapps-Y. Q. Ma Tan-Amanda Petford-Long-R. Doole; Mapps; Ma Tan; Petford-Long; Doole (1997). Thickness and grain-size dependence of the coercivity in permalloy thin films. Journal of Applied Physics. 81 (8): 4122. Bibcode:1997JAP....81.4122A. doi:10.1063/1.365100.
3. [1] Архивировано 4 февраля 2008 года.
4. Magnetic Properties of Solids  (неопр.). Hyperphysics.phy-astr.gsu.edu. Дата обращения: 22 ноября 2014. Архивировано 22 августа 2014 года.
5. timeout  (неопр.). Cartech.ides.com. Дата обращения: 22 ноября 2014. (недоступная ссылка)
6. Thompson, Silvanus Phillips. Dynamo-electric machinery. — 1896. Источник  (неопр.). Дата обращения: 15 сентября 2020. Архивировано 8 мая 2020 года.
7. M. S. Miller-F. E. Stageberg-Y. M. Chow-K. Rook-L. A. Heuer; Stageberg; Chow; Rook; Heuer (1994). Influence of rf magnetron sputtering conditions on the magnetic, crystalline, and electrical properties of thin nickel films. Journal of Applied Physics. 75 (10): 5779. Bibcode:1994JAP....75.5779M. doi:10.1063/1.355560.
8. Zhenghong Qian; Geng Wang; Sivertsen, J.M.; Judy, J.H. (1997). Ni Zn ferrite thin films prepared by Facing Target Sputtering. IEEE Transactions on Magnetics. 33 (5): 3748–3750. Bibcode:1997ITM....33.3748Q. doi:10.1109/20.619559.
9. Orloff, Jon. Handbook of Charged Particle Optics, Second Edition. — 2017-12-19. — ISBN 9781420045550. Источник  (неопр.). Дата обращения: 15 сентября 2020. Архивировано 24 сентября 2020 года.
10. Luo, Hongmei; Wang, Donghai; He, Jibao; Lu, Yunfeng (2005). Magnetic Cobalt Nanowire Thin Films. The Journal of Physical Chemistry B. 109 (5): 1919–22. doi:10.1021/jp045554t. PMID 16851175.
11. Архивированная копия  (неопр.). Дата обращения: 15 сентября 2020. Архивировано 30 октября 2020 года.
12. Yang, M.M.; Lambert, S.E.; Howard, J.K.; Hwang, C. (1991). Laminated CoPt Cr/Cr films for low noise longitudinal recording. IEEE Transactions on Magnetics. 27 (6): 5052–5054. Bibcode:1991ITM....27.5052Y. doi:10.1109/20.278737.
13. C. D. Fuerst-E. G. Brewer; Brewer (1993). High‐remanence rapidly solidified Nd‐Fe‐B: Die‐upset magnets (invited). Journal of Applied Physics. 73 (10): 5751. Bibcode:1993JAP....73.5751F. doi:10.1063/1.353563.
14. WONDERMAGNET.COM - NdFeB Magnets, Magnet Wire, Books, Weird Science, Needful Things  (неопр.). Wondermagnet.com. Дата обращения: 22 ноября 2014. Архивировано из оригинала 11 февраля 2015 года.
15. Chen & Nikles, 2002
16. Bai, G.; Gao, R.W.; Sun, Y.; Han, G.B.; Wang, B. (2007). Study of high-coercivity sintered NdFeB magnets. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 308 (1): 20–23. Bibcode:2007JMMM..308...20B. doi:10.1016/j.jmmm.2006.04.029.
17. Jiang, H.; Evans, J.; O'Shea, M.J.; Du, Jianhua (2001). Hard magnetic properties of rapidly annealed NdFeB thin films on Nb and V buffer layers. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 224 (3): 233–240. Bibcode:2001JMMM..224..233J. doi:10.1016/S0304-8853(01)00017-8.
18. Nakamura, H.; Kurihara, K.; Tatsuki, T.; Sugimoto, S.; Okada, M.; Homma, M. (1992). Phase Changes and Magnetic Properties of Sm2Fe17Nx Alloys Heat-Treated in Hydrogen. IEEE Translation Journal on Magnetics in Japan. 7 (10): 798–804. doi:10.1109/TJMJ.1992.4565502.
19. High coercivity Sm2Fe17Nx and related phases in sputtered film samples  (неопр.). Cat.inist.fr. Дата обращения: 22 ноября 2014. Архивировано 12 июня 2012 года.
20. M. F. de Campos-F. J. G. Landgraf-N. H. Saito-S. A. Romero-A. C. Neiva-F. P. Missell-E. de Morais-S. Gama-E. V. Obrucheva-B. V. Jalnin; Landgraf; Saito; Romero; Neiva; Missell; De Morais; Gama; Obrucheva; Jalnin (1998). Chemical composition and coercivity of SmCo5 magnets. Journal of Applied Physics. 84 (1): 368. Bibcode:1998JAP....84..368D. doi:10.1063/1.368075.
21. ГОСТ 19693-74  (неопр.). — Материалы магнитные. Термины и определения. Дата обращения: 5 октября 2010. Архивировано 17 июня 2012 года.

См. также

• Магнитный гистерезис
• Магнетизм
• Алнико
• Ални

Литература

• Лившиц Б. Г., Крапошин В. С, Линецкий Я. Л. Физические свойства металлов и сплавов. — 2-е. — М.: Металлургия, 1980. — С. 86—89. — 318 с.
• Chen, Min; Nikles, David E. (2002). Synthesis, self-assembly, and magnetic properties of Fe_xCo_yPt_100-x-y nanoparticles. . 2 (3): 211–214. Bibcode:2002NanoL...2..211C. doi:10.1021/nl015649w.