Просмотр кода страницы Коэрцитивная сила

{{Значения|Сила (значения)}}
[[Файл:Cycle d'hystérésis d'un matériau ferromagnétique doux.jpg|thumb|300px|Предельная [[петля гистерезиса]] [[Ферромагнетики|ферромагнетика]] или [[ферримагнетик]]а. По оси абсцисс отложена [[напряжённость магнитного поля]], по оси ординат — индукция в материале. <math>B_{sat}</math> — индукция насыщения (строго говоря, насыщения нет и пунктирные прямые наклонены, но при реальных параметрах они почти горизонтальны), <math>B_{r}</math> — остаточная намагниченность, <math>H_{c}</math> — коэрцитивная сила.]]
'''Коэрцити́вная си́ла''' (тж.: '''коэрцити́вное по́ле''', от {{lang-la|coercitio}} «удерживание») — значение [[напряжённость магнитного поля|напряжённости]] внешнего [[магнитное поле|магнитного поля]], необходимое для полного [[размагничивание|размагничивания]] [[ферромагнетик|ферро-]] или [[ферримагнетик|ферри- магнитного]] вещества.

Единица измерения коэрцитивной силы совпадает с единицей напряжённости магнитного поля — в [[Международная система единиц|Международной системе единиц (СИ)]]: [[ампер]]/[[метр]], в [[СГС]]: [[Эрстед (единица измерения)|эрстед]]. Обзначается <math>H_{c}</math>.

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

== Формальное определение ==
[[Файл:B-H loop.png|thumb|Семейство петель гистерезиса в координатах <math>H-B</math> ([[напряжённость магнитного поля]] — [[магнитная индукция]]) для (анизотропной? текстурированной) ({{lang-en|grain-oriented}}) [[Электротехническая сталь|электротехнической стали]] при синусоидальном изменении полей со временем с амплитудами от 0,3 Tл до 1,7 Tл. <math>B_R</math> обозначена ''[[остаточная намагниченность]]'', <math>H_C</math> — ''коэрцитивное поле''.]]

Коэрцитивная сила — такое размагничивающее внешнее магнитное поле напряжённостью <math>H</math>, которое необходимо приложить к [[ферромагнетик]]у, предварительно намагниченному до насыщения, чтобы довести до нуля его [[намагниченность]] <math>M</math> или [[магнитная индукция|индукцию]] магнитного поля <math>B</math> внутри.

Соответственно, коэрцитивная сила <math>H_{C}</math> может определяться из кривых <math>M(H)</math> или из кривых <math>B(H)</math> (обозначения: <math>H^M_{C}</math> или <math>H^B_{C}</math>). Рисунок справа отвечает варианту <math>H_C = H^B_{C}</math>.

Коэрцитивная сила <math>H^M_{C}</math> всегда по модулю больше, чем <math>H^B_{C}</math>. Действительно, при <math>H = H^B_{C}</math> вследствие соотношения

: <math>B = \mu_0H + \mu_0M</math>

(где <math>\mu_0</math> — магнитная постоянная; записано в [[СИ]]), имеем <math>M = -H_C^B > 0</math>, то есть намагниченность <math>M</math> в этом состоянии положительна. Значит, чтобы её обнулить (для попадания в состояние <math>H = H_C^M</math>), необходимо подальше сместиться в область отрицательных <math>H</math>, по сравнению с <math>H_C^B</math>.

== Магнитомягкие и магнитотвёрдые ферромагнетики ==
{| class="wikitable" style="float:left; margin-right:1em; clear:left"
|+ Коэрцитивная сила некоторых ферромагнитных материалов
|-
! Материал
! Коэрцитивная<br>сила (кА/м)
|-
| [[Супермаллой]]<br>(16[[Железо|Fe]]:79[[Никель|Ni]]:5[[Молибден|Mo]])
| 0,0002<ref name=Tumanski>{{cite book|last1=Tumanski|first1=S.|title=Handbook of magnetic measurements|date=2011|publisher=CRC Press|location=Boca Raton, FL|isbn=9781439829523}}</ref>{{rp|131,133}}
|-
| [[Пермаллой]] (Fe:4Ni)
| 0,0008—0,08<ref>{{Cite journal|title=Thickness and grain-size dependence of the coercivity in permalloy thin films|journal=Journal of Applied Physics|volume=81|issue=8|pages=4122|author=M. A. Akhter-D. J. Mapps-Y. Q. Ma Tan-Amanda Petford-Long-R. Doole|doi=10.1063/1.365100|year=1997|last2=Mapps|last3=Ma Tan|last4=Petford-Long|last5=Doole|bibcode=1997JAP....81.4122A}}</ref>
|-
| [[Железные опилки]]<br>(чистота железа<br>0,9995 по массе)
| 0,004-37,4<ref name="mysite.du.edu">[http://mysite.du.edu/~jcalvert/phys/iron.htm#Magn] {{webarchive |url=https://web.archive.org/web/20080204195450/http://mysite.du.edu/~jcalvert/phys/iron.htm#Magn |date=2008-02-04 }}</ref><ref name="Magnetic Properties of Solids">{{cite web|url=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/Hbase/tables/magprop.html|title=Magnetic Properties of Solids|publisher=Hyperphysics.phy-astr.gsu.edu|accessdate=2014-11-22|archive-date=2014-08-22|archive-url=https://web.archive.org/web/20140822163112/http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/Hbase/tables/magprop.html|deadlink=no}}</ref>
|-
| [[Электротехническая сталь]]<br>(11Fe:[[Кремний|Si]])
| 0,032—0,072<ref>{{cite web|url=http://cartech.ides.com/datasheet.aspx?E=193~192~191~190~189&CK=1967748|title=timeout|publisher=Cartech.ides.com|accessdate=2014-11-22}}{{Dead link|date=July 2020 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=yes }}</ref>
|-
| Низкоуглеродистая<br>[[конструкционная сталь]] (1896)
| 0,16<ref>{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=G0cOAAAAYAAJ&pg=PA133|title=Dynamo-electric machinery|accessdate=2014-11-22|last1=Thompson|first1=Silvanus Phillips|year=1896}} {{Cite web |url=https://books.google.com/books?id=G0cOAAAAYAAJ&pg=PA133 |title=Источник |access-date=2020-09-15 |archive-date=2020-05-08 |archive-url=https://web.archive.org/web/20200508224944/https://books.google.com/books?id=G0cOAAAAYAAJ&pg=PA133 |deadlink=unfit }}</ref>
|-
| Ni (чистота 0,99 по массе)
| 0,056—23<ref name="Magnetic Properties of Solids"/><ref>{{Cite journal|title=Influence of rf magnetron sputtering conditions on the magnetic, crystalline, and electrical properties of thin nickel films|journal=Journal of Applied Physics|volume=75|issue=10|pages=5779|author=M. S. Miller-F. E. Stageberg-Y. M. Chow-K. Rook-L. A. Heuer|doi=10.1063/1.355560|year=1994|last2=Stageberg|last3=Chow|last4=Rook|last5=Heuer|bibcode=1994JAP....75.5779M}}</ref>
|-
| [[Ферриты|Магнитотвёрдый феррит]]<br>([[Цинк|Zn]]<sub>x</sub>FeNi<sub>1−x</sub>O<sub>3</sub>)
| 1,2—16<ref>{{Cite journal|journal=IEEE Transactions on Magnetics|volume=33|issue=5|pages=3748–3750|doi=10.1109/20.619559|year=1997|last1=Zhenghong Qian|last2=Geng Wang|last3=Sivertsen|first3=J.M.|last4=Judy|first4=J.H.|title=Ni ''Zn'' ferrite thin films prepared by Facing Target Sputtering|bibcode=1997ITM....33.3748Q}}</ref>
|-
| Сплав 2Fe:[[Кобальт|Co]]<ref>{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=y0FF19lud5YC&pg=PA142|title=Handbook of Charged Particle Optics, Second Edition|accessdate=2014-11-22|isbn=9781420045550|last1=Orloff|first1=Jon|date=2017-12-19}} {{Cite web |url=https://books.google.com/books?id=y0FF19lud5YC&pg=PA142 |title=Источник |access-date=2020-09-15 |archive-date=2020-09-24 |archive-url=https://web.archive.org/web/20200924125019/https://books.google.com/books?id=y0FF19lud5YC&pg=PA142 |deadlink=unfit }}</ref>
| 19<ref name="Magnetic Properties of Solids"/>
|-
| [[Кобальт]] (чистота 0,99 по массе)
| 0,8—72<ref name="Pubs">{{Cite journal|title=Magnetic Cobalt Nanowire Thin Films|journal=The Journal of Physical Chemistry B|volume=109|issue=5|pages=1919–22|doi=10.1021/jp045554t|pmid=16851175|year=2005|last1=Luo|first1=Hongmei|last2=Wang|first2=Donghai|last3=He|first3=Jibao|last4=Lu|first4=Yunfeng}}</ref>
|-
| [[Алнико]]
| 30—150<ref>{{Cite web |url=http://www.arnoldmagnetics.com/wp-content/uploads/2017/10/Cast-Alnico-Permanent-Magnet-Brochure-101117-1.pdf |title=Архивированная копия |access-date=2020-09-15 |archive-date=2020-10-30 |archive-url=https://web.archive.org/web/20201030190314/http://www.arnoldmagnetics.com/wp-content/uploads/2017/10/Cast-Alnico-Permanent-Magnet-Brochure-101117-1.pdf |deadlink=no }}</ref>
|-
| Металлическое покрытие<br>поверхности [[Жёсткий диск|магнитных<br>дисков]] ([[Хром|Cr]]:[[Кобальт|Co]]:[[Платина|Pt]])
| 140<ref>{{Cite journal|journal=IEEE Transactions on Magnetics|volume=27|issue=6|pages=5052–5054|doi=10.1109/20.278737|year=1991|last1=Yang|first1=M.M.|last2=Lambert|first2=S.E.|last3=Howard|first3=J.K.|last4=Hwang|first4=C.|title=Laminated CoPt ''Cr''/Cr films for low noise longitudinal recording|bibcode=1991ITM....27.5052Y}}</ref>
|-
| [[Неодимовый магнит]]<br>([[Неодим|Nd]]Fe[[Бор (элемент)|B]])
| 800—950<ref>{{Cite journal|title=High‐remanence rapidly solidified Nd‐Fe‐B: Die‐upset magnets (invited)|journal=Journal of Applied Physics|volume=73|issue=10|pages=5751|author=C. D. Fuerst-E. G. Brewer|doi=10.1063/1.353563|year=1993|last2=Brewer|bibcode=1993JAP....73.5751F}}</ref><ref>{{cite web|url=http://wondermagnet.com/magfaq.html|title=WONDERMAGNET.COM - NdFeB Magnets, Magnet Wire, Books, Weird Science, Needful Things|publisher=Wondermagnet.com|accessdate=2014-11-22|archive-date=2015-02-11|archive-url=https://web.archive.org/web/20150211041455/http://www.wondermagnet.com/magfaq.html|deadlink=yes}}</ref>
|-
| 12Fe:13Pt (Fe<sub>48</sub>Pt<sub>52</sub>)
| ≥980<ref>{{harvnb|Chen|Nikles|2002}}</ref>
|-
| Сплав ([[Диспрозий|Dy]],[[Ниобий|Nb]],[[Галлий|Ga]],Co:2Nd:14Fe:B)
| 2040—2090<ref>{{cite journal|doi=10.1016/j.jmmm.2006.04.029 | volume=308 | issue=1 | title=Study of high-coercivity sintered NdFeB magnets | year=2007 | journal=Journal of Magnetism and Magnetic Materials | pages=20–23 | last1 = Bai | first1 = G. | last2 = Gao | first2 = R.W. | last3 = Sun | first3 = Y. | last4 = Han | first4 = G.B. | last5 = Wang | first5 = B.| bibcode=2007JMMM..308...20B }}</ref><ref>{{cite journal|doi=10.1016/S0304-8853(01)00017-8 | volume=224 | issue=3 | title=Hard magnetic properties of rapidly annealed NdFeB thin films on Nb and V buffer layers |url=https://archive.org/details/sim_journal-of-magnetism-and-magnetic-materials_2001-03_224_3/page/233 | year=2001 | journal=Journal of Magnetism and Magnetic Materials | pages=233–240 | last1 = Jiang | first1 = H. | last2 = Evans | first2 = J. | last3 = O'Shea | first3 = M.J. | last4 = Du | first4 = Jianhua| bibcode=2001JMMM..224..233J }}</ref>
|-
| [[Самарий-кобальтовый магнит]]<br>(2[[Самарий|Sm]]:17Fe:3[[Азот|N]], при 10 K)
| <40—2800<ref>{{Cite journal|journal=IEEE Translation Journal on Magnetics in Japan|volume=7|issue=10|pages=798–804|doi=10.1109/TJMJ.1992.4565502|year=1992|last1=Nakamura|first1=H.|last2=Kurihara|first2=K.|last3=Tatsuki|first3=T.|last4=Sugimoto|first4=S.|last5=Okada|first5=M.|last6=Homma|first6=M.|title=Phase Changes and Magnetic Properties of Sm2Fe17Nx Alloys Heat-Treated in Hydrogen}}</ref><ref>{{cite web|url=http://cat.inist.fr?aModele=afficheN&cpsidt=4841321|title=High coercivity Sm2Fe17Nx and related phases in sputtered film samples|publisher=Cat.inist.fr|accessdate=2014-11-22|archive-date=2012-06-12|archive-url=https://web.archive.org/web/20120612070717/http://cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=4841321|deadlink=no}}</ref>
|-
| Самарий-кобальтовый магнит
| 3200<ref>{{Cite journal|title=Chemical composition and coercivity of SmCo5 magnets|journal=Journal of Applied Physics|volume=84|issue = 1|pages=368|author=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|doi=10.1063/1.368075|year=1998|last2=Landgraf|last3=Saito|last4=Romero|last5=Neiva|last6=Missell|last7=De Morais|last8=Gama|last9=Obrucheva|last10=Jalnin|bibcode=1998JAP....84..368D}}</ref>
|}
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<ref name="gost">{{cite web|url=http://protect.gost.ru/document.aspx?control=7&id=165732|title=ГОСТ 19693-74|description=Материалы магнитные. Термины и определения|accessdate=2010-10-05|archiveurl=https://www.webcitation.org/68TzmpMSu?url=http://protect.gost.ru/document.aspx?control=7|archivedate=2012-06-17|deadlink=no}}</ref>. 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 [[Редкоземельный магнит|редкоземельные магниты]] NdFeB и SmCo, [[Барий|бариевые и]] [[Стронций|стронциевые]] магнитотвёрдые [[Ферриты (оксиферы)|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 [[структурное превращение|структурных]] и [[фазовый переход|фазовых превращений]], а также для изучения [[дефекты кристаллической решётки|дефектов кристаллической решётки]], образующихся при тех или иных воздействиях на [[металл]] ([[пластическая деформация]], [[облучение]] и др.)

== Примечания ==
{{примечания}}

== См. также ==
* [[Магнитный гистерезис]]
* [[Магнетизм]]
* [[Алнико]]
* [[Ални]]

== Литература ==
* {{книга |автор = Лившиц Б. Г., Крапошин В. С, Линецкий Я. Л.|часть = |заглавие = Физические свойства металлов и сплавов|оригинал = |ссылка = |издание = 2-е|место = М.|издательство = Металлургия|год = 1980|том = |страницы = 86—89|страниц = 318|isbn = }}
* {{cite journal
|doi=10.1021/nl015649w
|first1=Min
|last1=Chen
|first2=David E.
|last2=Nikles
|title=Synthesis, self-assembly, and magnetic properties of Fe<sub>x</sub>Co<sub>y</sub>Pt<sub>100-x-y</sub> nanoparticles
|journal=[[Nano Letters]]
|volume=2
|pages=211–214
|year=2002
|issue=3
|bibcode=2002NanoL...2..211C
|ref=ChenNikles
}}

[[Категория:Магнетизм]]