ФЕРРИТ В ПОСТОЯННОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ

Намагничение феррита. Сильное внешнее магнитное поле Н ориентирует магнитные моменты доменов, которые выстраиваются параллельно вектору Феррит приобретает значительную намагниченность Намагниченность насыщения Мпас соответствует одинаковой ориентации всех доменов; это максимальная намагниченность данного материала. В зависимости от состава и условий изготовления феррита, т. е. его марки, В широких пределах меняется и начальная магнитная проницаемость ферритов (в слабых полях)

В технике свч используются ферритовые элементы, намагниченные постоянным магнитным полем (обычно до насыщения). В этом состоянии феррит анизотропен по отношению к высокочастотному электромагнитному полю.

Ферромагнетизм обусловлен квантовой природой вещества. Основной для рассмотрения явлений в ферритах служит теория непроводящего ферромагнитного кристалла, созданная в 30-х годах Л. Д. Ландау и Е. М. Лившицем. Основную роль в

ферро-магнитных свойствах вещества играет спиновым магнитный момент электрона, возникающий при его вращении вокруг собственной оси. Хотя такое объяснение сводит квантовые эффекты к механической модели, оно довольно точно описывает как качественную, так и количественную сторону явлений.

Электрон в постоянном магнитном поле постоянный вектор направлен вдоль оси Электрон обладает массой те и зарядом Его вращение создает механический момент количества движения и магнитной спиновый момент (рис.

16.1). Эти моменты направлены противоположно и связаны равенством

Рис. 16.1

Взаимодействие магнитного момента с постоянным магнитным полем Но создает момент механической силы который стремится повернуть ось электрона в направлении вектора Однако ось вращающегося электрона не совмещается с этим вектором, а подобно гироскопу или волчку начинает прецессировать (описывать круги) вокруг вектора Конец вектора движется по окружности с линейной скоростью, равной моменту силы Тогда, согласно ф-ле (16.4), линейная скорость конца вектора

где гиромагнитное отношение.

Очевидно, радиус круга, описываемого концом вектора равен Поэтому угловая скорость прецессии

Частота прецессии называется частотой ферромагнитного резонанса:

В постоянном магнитном поле электронный спин не совпадающий по направлению с полем начинает прецессировать вокруг с частотой, пропорциональной напряженности магнитного поля. Из-за потерь в веществе прецессия совершается по

свертывающейся спирали. Времени порядка сотой доли микросекунды достаточно для того, чтобы все магнитные моменты сориентировались, вдоль поля.

Вектор намагниченности феррита является геометрической суммой магнитных моментов спинов электронов в единице объема. Очевидно, что вектор прецессирует вокруг с той же частотой Усредняя по объему, получаем уравнение движения для вектора намагниченности, являющегося макроскопической характеристикой поля в феррите:

Установившееся значение вектора намагниченности обозначим через Как и этот вектор направлен вдоль оси В большинстве случаев вектор равен по величине намагниченности насыщения феррита, так как выбирается достаточно большим. По аналогии с (16.5) для сокращения записи формул вводят частоту намагниченности

Прямого физического смысла эта величина не имеет, она лишь характеризует намагниченность вещества.