Коэрцитивная сила

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

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

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

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

Формальное определение

Семейство петель гистерезиса в координатах $H-B$ (напряжённость магнитного поля — магнитная индукция) для (анизотропной? текстурированной) (Шаблон:Lang-en) электротехнической стали при синусоидальном изменении полей со временем с амплитудами от 0,3 Tл до 1,7 Tл. $B_R$ обозначена остаточная намагниченность, $H_C$ — коэрцитивное поле.

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

Соответственно, коэрцитивная сила $H_C$ может определяться из кривых $M(H)$ или из кривых $B(H)$ (обозначения: $H_C^M$ или $H_C^B$). Рисунок справа отвечает варианту $H_C=H_C^B$.

Коэрцитивная сила $H_C^M$ всегда по модулю больше, чем $H_C^B$. Действительно, при $H=H_C^B$ вследствие соотношения

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

(где ${\mu }_0$ — магнитная постоянная; записано в СИ), имеем $M=-H_C^B>0$, то есть намагниченность $M$ в этом состоянии положительна. Значит, чтобы её обнулить (для попадания в состояние $H=H_C^M$), необходимо подальше сместиться в область отрицательных $H$, по сравнению с $H_C^B$.

Магнитомягкие и магнитотвёрдые ферромагнетики

Коэрцитивная сила некоторых ферромагнитных материалов

Материал	Коэрцитивная сила (кА/м)
Супермаллой (16Fe:79Ni:5Mo)	0,0002Шаблон:Rp
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
Самарий-кобальтовый магнит (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 структурных и фазовых превращений, а также для изучения дефектов кристаллической решётки, образующихся при тех или иных воздействиях на металл (пластическая деформация, облучение и др.)

См. также

• Магнитный гистерезис
• Магнетизм
• Алнико
• Ални

Литература

• Шаблон:Книга
• Шаблон:Cite journal