Коэрцитивная сила

Предельная петля гистерезиса ферромагнетика или ферримагнетика. По оси абсцисс отложена напряженность внешнего магнитного поля, по оси ординат — индукция в материале. $\pm B_{sat}$ — индукция насыщения, $\pm B_{r}$ — остаточная намагниченность, $\pm H_{c}$ — коэрцитивная сила.

Коэрцити́вная си́ла (от лат. coercitio «удерживание») — это значение напряжённости внешнего магнитного поля, необходимое для полного размагничивания ферро- или ферримагнитного вещества.

Единица измерения коэрцитивной силы совпадает с единицей напряжённости магнитного поля и в Международной системе единиц (СИ) — ампер/метр, в СГС — эрстед. Обычно обозначается $H_{c}.$

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

Формальное определение

Семейство петель гистерезиса в координатах $H-B$ (Напряженность магнитного поля-Магнитная индукция) для (анизотропной? текстурированной) (англ. grain-oriented) 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)	0,0002
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.
• Магнитотвердые 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 магнитно-твердые материалы остаются постоянными магнитами из-за высоких значений коэрцитивной силы и магнитной индукции. Примерами являются редкоземельные магниты NdFeB и SmCo, бариевые и стронциевые магнитотвердые 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

• Лившиц Б. Г., Крапошин В. С, Линецкий Я. Л. Физические свойства металлов и сплавов. — 2-е. — М.: Металлургия, 1980. — С. 86—89. — 318 с.
• Chen, Min; Nikles, David E. (2002). "Synthesis, self-assembly, and magnetic properties of Fe_xCo_yPt_100-x-y nanoparticles". Nano Letters. 2 (3): 211—214. Bibcode:2002NanoL...2..211C. doi:10.1021/nl015649w.