Файл: Семенов Н.А. Техническая электродинамика учеб. пособие для электротехн. ин-тов связи.pdf

В зависимости от метода изготовления ферритовый элемент в целом приобретает поликристалличеокую либо монокристалличес­ кую структуру. Дл я изготовления поликристаллического феррита окислы соответствующих металлов тщательно измельчают, переме­ шивают с пластификаторами, прессуют полуфабрикаты нужной формы и затем обжигают в высокотемпературных печах. Получив­ шиеся изделия по механическим свойствам" подобны керамике. Поликристалл представляет собой совокупность небольших облас­ тей (доменов) размерами порядка 1 мкм. Каждый домен облада­ ет довольно значительным магнитным моментом. Однако в отсут­ ствие внешнего магнитного поля магнитные моменты отдельных. доменов ориентированы хаотически и в целом материал размаг­ ничен.

Монокристаллические ферриты выращивают из расплавов нуж­ ных окислов. Они обладают естественной анизотропией, которая увеличивается во внешнем магнитном поле, это облегчает их на­ магничение.

Тепловое движение дезориентирует магнитные моменты, поэто­ му с ростом температуры намагниченность доменов уменьшается.

Н ориентирует магнитные моменты доменов, которые выстраивают­ ся параллельно вектору Н. Феррит приобретает значительную на­

ные постоянным магнитным полем Н0 (обычно до насыщения). В-

ства. Основной для рассмотрения явлений в ферритах служит тео­ рия непроводящего ферромагнитного кристалла, созданная в 30-х годах Л . Д . Ландау и Е. М. Лившицем. Основную роль в ферро-

магнитных свойствах вещества играет спиновый магнитный момент рм электрона, возникающий при его вращении вокруг собственной оси. Хотя такое объяснение сводит квантовые эффекты к механиче­

Н0 . Конец вектора Ц движется по окружности с линейной скоро­

В постоянном магнитном поле электронный спин Lg, не совпа­ дающий по направлению с полем Н0 , начинает прецессировать во­ круг Н 0 с частотой, пропорциональной напряженности магнитного поля. Из-за потерь в веществе прецессия совершается по сверты-

вающейся спирали. Времени порядка сотой доли микросекунды до­ статочно для того, чтобы все магнитные моменты сориентировались вдоль поля.

В е к т о р н а м а г н и ч е н н о с т и ф е р р и т а М является гео­ метрической суммой магнитных моментов спинов электронов в еди­ нице объема. Очевидно, что вектор М прецессирует вокруг Н0 с той же частотой /0 . Усредняя р м по объему, получаем уравнение-

Установившееся значение вектора намагниченности обозначим через Мо. Как и Н0, этот вектор направлен вдоль оси г. В большин­ стве случаев вектор М 0 равен по величине намагниченности насы­ щения феррита, так как Н0 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.

НАМАГНИЧЕННЫЙ ФЕРРИТ В ПЕРЕМЕННОМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ ПОЛЕ

личине, не может изменить намагниченность феррита, так как все

Перпендикулярные Н0 составляющие Нх и Ну, несмотря на их относительную малость, выводят вектор намагниченности М из рав­ новесного положения Мо. Этот вектор приобретает переменную со­ ставляющую М, перпендикулярную постоянной Мо. Теперь вектор М, модуль которого не изменяется, располагается под некоторым углом 8 к оси г. Это, согласно уравнению движения ( 1 6 . 6 ) , приво­ дит к вращательному движению М вокруг направления постоянно­ го магнитного поля.

Будем считать положительным направлением вращения ( + ) в намагниченном феррите направление прецессии вектора М, связан­ ное с направлением постоянного магнитного поля Н0 правилом пра­ вого винта.

Появление компоненты вектора М, вращающейся в положи­ тельном направлении, можно рассматривать как своеобразное про­ явление инерционности, свойственное намагниченному ферриту.

введены сокращенные обозначения элементов матрицы комплексной

висимость от частоты и в определенном частотном интервале зна­ чительную мнимую часть, соответствующую магнитным потерям.

Соотношения для компонент H J A I I получаются из уравнения дви­ жения (16.6), в правую часть которого введено дополнительное слагаемое, учитывающее потери при прецессии электронов [24]. Частотные характеристики ц и х построены на рис. 16.2 в функции отношения /o// = Y M # o / 7 = #o/#pe 3 . Обычно их рассматривают не как зависимости от рабочей частоты f, которая для данного устройства задана и постоянна, а как функции величины намагничивающего поля Но, изменение которого позволяет нужным образом менять параметры феррита. Поэтому здесь чаще будет упоминаться не ре­

Вдали от резонанса потери в феррите несущественны и мнимые части элементов тензора магнитной проницаемости ц," и х" малы.

Их вещественные части описываются следующими приближенными соотношениями:

феррит поле Н попадает в такт с собственным вращением вектора М. С каждым периодом угол 0 увеличивается и конец вектора М движется по развертывающейся спирали (рис. 16.3). С ростом ам­ плитуды М растут тепловые потери в феррите, которые в конце

Рис. 16.2 Рис. 16.3

зора вблизи резонанса, как видно из рис. 16.2, меняются аналогич­ но характеристикам R и X резонансного контура.

Резонансная кривая ферритового элемента является суммой кривых элементарных резонаторов — электронов, каждый из кото­ рых является системой с весьма высокой добротностью. Однако