Большая советская энциклопедия:
Магнитная анизотропия
Неодинаковость магнитных свойств тел по различным направлениям. Причина М. а. заключается в анизотропном характере магнитного взаимодействия между атомными носителями магнитного момента в веществах. В изотропных газах, жидкостях, поликристаллических твёрдых телах М. а. в макромасштабе не проявляется. Напротив, в монокристаллах М. а. приводит к большим наблюдаемым эффектам, например к различию величины магнитной восприимчивости парамагнетиков вдоль различных направлений в кристалле. Особенно велика М. а. в монокристаллах ферромагнетиков, где она проявляется в наличии осей лёгкого намагничивания (См. Ось лёгкого намагничивания), вдоль которых направлены векторы самопроизвольной намагниченности Js ферромагнитных доменов (См. Домены). Мерой М. а. для данного направления в кристалле является работа намагничивания внешнего магнитного поля, необходимая для поворота вектора Js из положения вдоль оси наиболее лёгкого намагничивания в новое положение — вдоль внешнего поля. Эта работа при постоянной температуре определяет свободную энергию (См. Свободная энергия) М. а. Faн для данного направления (см. Ферромагнетизм). Зависимость Faн от ориентации Js в кристалле определяется из соображений симметрии. Например, для кубических кристаллов:
,
где 1, 2, 3 — направляющие косинусы Js относительно осей кристалла [100] (рис.), K1 — первая константа естественной кристаллографической М. а. Величина и знак её определяются атомной структурой вещества, а также зависят от температуры, давления и т.п. Например, в железе при комнатной температуре K1 ~ 105 эрг/см3 (104 дж/м3), а в никеле K1 ~ —104 эрг/см3 (—103 дж/м3). С ростом температуры эти величины уменьшаются, стремясь к нулю в Кюри точке (См. Кюри точка). У антиферромагнетиков, ввиду наличия у них не менее двух магнитных подрешёток (J1 и J2), имеется, по крайней мере, две константы М. а. Для одноосного антиферромагнитного кристалла Fан записывается в виде
(z — направление оси М. а.). Значения констант а и b того же порядка, что и у ферромагнетиков. У антиферромагнетиков наблюдается большая анизотропия магнитной восприимчивости (См. Магнитная восприимчивость) ; вдоль оси лёгкого намагничивания стремится с понижением температуры к нулю, а в перпендикулярном к оси направлении (ниже Нееля точки (См. Нееля точка)) не зависит от температуры.
Экспериментально константы М. а. могут быть определены из сопоставления значений энергии М. а. для различных кристаллографических направлений. Другой метод определения констант М. а. сводится к измерению моментов вращения, действующих на диски из ферромагнитных монокристаллов во внешнем поле (см. Анизометр магнитный), так как эти моменты пропорциональны константам М. а. Наконец, эти константы можно определить графически по площади, ограниченной кривыми намагничивания ферромагнитных кристаллов и осью намагниченности, ибо эта площадь также пропорциональна константам М. а. Значения констант М. а. могут быть определены также из данных по электронному парамагнитному резонансу (См. Электронный парамагнитный резонанс) (для парамагнетиков), по ферромагнитному резонансу (См. Ферромагнитный резонанс) (для ферромагнетиков) и по антиферромагнитному резонансу (См. Антиферромагнитный резонанс) (для антиферромагнетиков). Вследствие магнитострикции (См. Магнитострикция) в магнетиках наряду с естественной кристаллографической М. а. наблюдается также магнитоупругая анизотропия, которая возникает при наложении на образец внешних односторонних напряжений. В поликристаллах, при наличии в них текстуры магнитной (См. Текстура магнитная) или текстуры (См. Текстура) кристаллографической, также проявляется М. а.
Лит.: Акулов Н. С., Ферромагнетизм, М. — Л., 1939; Бозорт Р, Ферромагнетизм, перевод с английского, М., 1956; Вонсовский С. В. и Шур Я. С., Ферромагнетизм, М. — Л., 1948; Вонсовский С. В., Магнетизм, М, 1971.
С. В. Вонсовский.
Магнитная анизотропия кубических монокристаллов железа. Приведены кривые намагничивания для трёх главных кристаллографических осей [100], [110] и [111] ячейки кристалла железа; J — намагниченность, Н — напряжённость намагничивающего поля.
Физический энциклопедический словарь:
Неодинаковость магн. св-в тел по разл. направлениям. Причина М. а. заключается в анизотропном характере магн. вз-ствия между атомами носителями магнитного момента в в-вах. В изотропных газах, жидкостях, аморфных телах (напр., металлич. стёклах) и поликристаллич. тв. телах М. а. в макромасштабе, как правило, не проявляется. Напротив, в монокристаллах М. а. приводит к большим наблюдаемым эффектам, напр. к различию величины магнитной восприимчивости парамагнетиков вдоль разл. направлений в кристалле. М. а.— результат магн. вз-ствия соседних магн. ионов и более сложных вз-ствий эл-нов этих ионов с существующими внутри кристалла электрич. полями (см. ВПУТРИКРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ ПОЛЕ). Особенно велика М. а. в монокристаллах ферромагнетиков, где она проявляется в наличии осей лёгкого намагничивания (гл. осей симметрии кристаллов), вдоль к-рых направлены векторы самопроизвольной намагниченности Js ферромагн. доменов (см. ФЕРРОМАГНЕТИЗМ). Мерой М. а. для данного направления в кристалле явл. работа намагничивания внеш. магн. поля, необходимая для поворота вектора Js из положения вдоль оси наиболее лёгкого намагничивания в новое положение — вдоль внеш. поля. Эта работа при пост. темп-ре определяет свободную энергию М. a. Faн для данного направления. Зависимость Fан (IT ориентации Js в кристалле определяется из соображений симметрии (см. СИММЕТРИЯ КРИСТАЛЛОВ). Напр., для кубич. кристаллов:
где a1,a2, a3 — направляющие косинусы Js относительно осей кристалла (100) (рис.), К1 — первая константа естественной кристаллографич. М. а. Величина и знак её определяются атомной кристаллич. структурой в-ва, а также зависят от темп-ры, давления и т. п. Напр., в Fe при комнатной темп-ре K1 = 105 эрг/см3 (104 Дж/м3), а в Ni К1 = -104 эрг/см3 (-103 Дж/м3). С ростом темп-ры К1 уменьшается, стремясь к нулю в Кюри точке.
Магн. анизотропия кубич. монокристаллов железа. Приведены кривые намагничивания для трёх гл. кристаллографич. осей (100), (110) и (111) ячейки кристалла железа; J — намагниченность, Н — напряжённость намагничивающего поля.
У антиферромагнетиков, ввиду наличия у них не менее двух магнитных подрешёток (J1 и J2), имеются, по крайней мере, две константы М. а. Для одноосного антиферромагн. кристалла
z — направление оси М. а. Значения констант а и b того же порядка, что и у ферромагнетиков. У антиферромагнетиков наблюдается большая анизотропия магн. восприимчивости c; вдоль оси лёгкого намагничивания к стремится с понижением темп-ры к нулю, а в перпендикулярном к оси направлении (ниже Нееля точки) к не зависит от темп-ры.
Экспериментально константы М. а. могут быть определены из сопоставления значений энергии М. а. для разл. кристаллографич. направлений. Другой метод определения констант М. а. сводится к измерению моментов вращения, действующих на диски из ферромагн. монокристаллов во внеш. поле (см. АНИЗОМЕТР МАГНИТНЫЙ), т. к. эти моменты пропорц. константам М. а. Наконец, эти константы можно определить графически по площади, ограниченной кривыми намагничивания ферромагн. кристаллов и осью намагниченности, ибо эта площадь также пропорц. константам М. а. Значения констант М. а. могут быть определены также из данных по электронному парамагнитному резонансу (для парамагнетиков), по ферромагнитному резонансу (для ферромагнетиков) и по антиферромагнитному резонансу (для антиферромагнетиков). Вследствие магнитострикции в магнетиках наряду с естеств. кристаллографич. М. а. наблюдается также магнитоупругая анизотропия, к-рая возникает при наложении на образец внеш. односторонних напряжений. В поликристаллах, при наличии в них текстуры магнитной или текстуры кристаллографической, также проявляется М. а.
© «СловоТолк.Ру» — толковые и энциклопедические словари, 2007-2020