Согласно доменной теории, ферромагнитное вещество, находящееся во внешнем сильном магнитном поле, намагничивается за счет вращения и тем самым становится постоянным магнитом даже после снятия внешнего магнитного поля. У меня возникло несколько вопросов по этому поводу:
Если периодически изменять внешнее сильное магнитное поле (как вращение электрических диполей молекул воды в пище, разогретой в микроволновой печи), то все домены будут вращаться в разные стороны в разное время. Нагреется ли вещество? ? Может ли случиться, что он нагреется до такой степени, что доменная структура разрушится, т.е. достигнет температуры Кюри? И еще, почему он вообще нагрелся? Откуда взялась эта работа?
Когда ферромагнитное вещество находится в сильном магнитном поле, оно становится постоянным магнитом с чистым магнитным моментом в этом направлении, верно? Итак, теперь, если я инвертирую магнитное поле, то если мы все еще считаем его ферромагнитным, то домены должны снова вращаться (теперь весь магнит - это просто один домен) и полярность постоянного магнита, которой он стал ранее, должна быть изменена на противоположную, но интуитивно я чувствую, что этого не произойдет, вместо этого магнит (ферромагнитное вещество, ставшее постоянным магнитом) будет вращаться и выравниваться в направлении магнитного поля, то есть он будет вращаться на 180 градусов. Что произойдет, почему и почему не наоборот?
Пожалуйста, позвольте мне добавить несколько подметок к вашим вопросам.
1.а) Нагреется ли вещество?
Да. Если предположить, что ваше поле действительно достаточно сильное, чтобы полностью перевернуть все домены вперед и назад, генерируемое тепло будет линейно зависеть от частоты, поскольку каждое изменение направления отдает определенное количество энергии в материал. Однако на очень высоких частотах это изменится из-за нелинейных эффектов.
1.б) Может ли случиться, что он нагреется до такой степени, что доменная структура разрушится, т.е. достигнет температуры Кюри?
Да.
1.в) А также почему он вообще нагрелся? Откуда взялась эта работа?
Работа пропорциональна площади петли гистерезиса МГ. Если петля широкая, это означает, что материал сопротивляется обращению, как правило, из-за закрепления доменных стенок внутри материала. Тогда будет намного сложнее поменять местами домены, и для этого потребуется дополнительная работа.
2.а) Когда ферромагнитное вещество находится в сильном магнитном поле, оно становится постоянным магнитом с суммарным магнитным моментом в этом направлении, верно?
Не совсем правильно. Обычно ферромагнитный материал называют «постоянным магнитом», если он обладает достаточной коэрцитивной силой, чтобы сопротивляться самопроизвольному размагничиванию после снятия поля. Все ферромагнитные материалы будут сцепляться с достаточно сильным приложенным полем, но только постоянные магниты сохранят (большую часть) свою намагниченность после того, как поле будет удалено. Постоянные магнитные материалы также называют «магнитотвердыми материалами», что легко запомнить, поскольку их трудно размагнитить. Однако историческая причина в другом, поскольку раньше было замечено, что механически твердое железо также ведет себя как постоянные магниты, а механически более мягкое железо - нет. Следовательно, непостоянные магнитные материалы называют также «магнитно-мягкими материалами».
2.b) Итак, теперь, если я инвертирую магнитное поле, то, если мы все еще считаем его ферромагнитным, тогда домены должны снова вращаться (теперь весь магнит - это просто один домен), и полярность постоянного магнита, которой он стал ранее, должна быть обращенным, но интуитивно я чувствую, что этого не произойдет, вместо этого магнитное (ферромагнитное вещество, которое стало постоянным магнитом) будет вращаться и выравниваться в направлении магнитного поля, то есть оно будет вращаться на 180 градусов. Что произойдет, почему и почему не наоборот?
Оба могут случиться. Это зависит от того, что наиболее энергетически выгодно. В случае стрелки компаса вся стрелка вращается вместе с внешним полем. Игла имеет очень небольшое механическое сопротивление и свободно вращается. Следовательно, поле, намного более слабое, чем коэрцитивная сила магнитного материала в игле, может вращать всю иглу. Однако, если бы вы механически остановили вращение иглы, скажем, приклеив ее на место, и приложили бы магнитное поле сильнее, чем коэрцитивная сила иглы, вы бы увеличили реальную намагниченность внутри иглы. Теперь вы, по сути, сломали компас, поскольку, если вы растворите клей, он теперь будет указывать на 180 градусов от своего первоначального направления (т. е. вы будете думать, что он указывает на север, тогда как на самом деле он указывает на юг).
Надеюсь, это помогло!
Насколько мне известно, когда вещество становится постоянным магнитом, оно делает то же, что и все магниты, помещенные во внешнее магнитное поле; то есть: северный полюс магнита вращается к южному полюсу поля и наоборот. А поскольку магнит сделан из вещества, имеющего свободные электроны, он нагревается при длительном воздействии изменяющегося магнитного поля из-за вихревых токов.
Питер