الإكراه
الإكراه المغناطيسي ، أو المجال القسري ، أو القوة القسرية ، هو مقياس لقدرة المادة المغناطيسية الحديدية على مقاومة مجال مغناطيسي خارجي دون أن تفقد مغناطيسيتها . يُقاس الإكراه المغناطيسي عادةً بوحدة أورستد أو أمبير /متر ، ويُرمز له بـ H C.
خاصية مماثلة في الهندسة الكهربائية وعلم المواد ، وهي الإكراه الكهربائي ، هي قدرة المادة الفيروكهربائية على تحمل مجال كهربائي خارجي دون أن تصبح مستقطبة .
تُسمى المواد المغناطيسية الحديدية ذات الإكراه العالي بالمواد المغناطيسية الصلبة ، وتُستخدم في صناعة المغناطيس الدائم . أما المواد ذات الإكراه المنخفض فتُسمى بالمواد المغناطيسية اللينة ، وتُستخدم في قلب المحولات والمحاثات ، ورؤوس التسجيل ، وأجهزة الميكروويف ، والتدريع المغناطيسي .
التعريفات
الإكراه المغناطيسي في المواد المغناطيسية الحديدية هو شدة المجال المغناطيسي ( H ) اللازم لإزالة مغنطة تلك المادة، بعد أن تصل مغنطة العينة إلى حالة التشبع بفعل مجال قوي. يُطبق مجال إزالة المغنطة هذا في اتجاه معاكس لمجال التشبع الأصلي. مع ذلك، توجد تعريفات مختلفة للإكراه المغناطيسي، تبعًا لما يُعتبر "إزالة مغنطة"، لذا قد يكون مصطلح "الإكراه المغناطيسي" وحده غامضًا.
- إن الإكراه الطبيعي ، H Cn ، هو المجال المغناطيسي H المطلوب لتقليل التدفق المغناطيسي (متوسط المجال المغناطيسي B داخل المادة) إلى الصفر.
- إن الإكراه الجوهري ، H Ci ، هو مجال H المطلوب لتقليل المغنطة (متوسط مجال M داخل المادة) إلى الصفر.
- إن الإكراه المغناطيسي المتبقي ، H Cr ، هو المجال المغناطيسي H المطلوب لتقليل المغناطيسية المتبقية إلى الصفر، مما يعني أنه عندما يعود المجال المغناطيسي H إلى الصفر في النهاية، فإن كلاً من B و M ينخفضان أيضًا إلى الصفر (تصل المادة إلى نقطة الأصل في منحنى التخلف المغناطيسي). [ 1 ]
يُعدّ الفرق بين الإكراه العادي والإكراه الذاتي ضئيلاً في المواد المغناطيسية اللينة، ولكنه قد يكون ذا أهمية في المواد المغناطيسية الصلبة. [ 1 ] لا تفقد أقوى مغناطيسات العناصر الأرضية النادرة أي جزء تقريبًا من مغنطتها عند درجة حرارة H<sub> Cn</sub> .
التحديد التجريبي
| مادة | الإكراه (كيلو أمبير/متر) |
|---|---|
| سوبرمالوي (16 Fe :79 Ni :5 Mo ) | 0.0002 [ 2 ] : 131, 133 |
| بيرمالوي ( Fe : 4Ni ) | 0.0008–0.08 [ 3 ] |
| برادة الحديد (0.9995 وزن ) | 0.004–37.4 [ 4 ] [ 5 ] |
| الفولاذ الكهربائي (11Fe:Si) | 0.032–0.072 [ 6 ] |
| الحديد الخام (1896) | 0.16 [ 7 ] |
| النيكل (0.99 وزن) | 0.056–23 [ 5 ] [ 8 ] |
| مغناطيس الفريت (Zn x FeNi 1−x O 3 ) | 1.2–16 [ 9 ] |
| 2Fe:Co، [ 10 ] عمود حديدي | 19 [ 5 ] |
| كوبالت (0.99 وزن) | 0.8–72 [ 11 ] |
| ألنكو | 30–150 [ 12 ] |
| وسيط تسجيل محرك الأقراص ( Cr : Co : Pt ) | 140 [ 13 ] |
| مغناطيس النيوديميوم (NdFeB) | 800–950 [ 14 ] [ 15 ] |
| 12 Fe :13 Pt ( Fe 48 Pt 52 ) | ≥980 [ 16 ] |
| ؟( Dy , Nb , Ga ( Co ):2 Nd :14 Fe : B ) | 2040–2090 [ 17 ] [ 18 ] |
| مغناطيس الساماريوم والكوبالت (2 Sm :17 Fe :3 N ; 10 K ) | <40–2800 [ 19 ] [ 20 ] |
| مغناطيس من الساماريوم والكوبالت | 3200 [ 21 ] |
عادةً ما تُحدد قوة الإكراه المغناطيسي لمادة مغناطيسية بقياس منحنى التخلف المغناطيسي ، المعروف أيضًا بمنحنى المغنطة ، كما هو موضح في الشكل أعلاه. ويُستخدم عادةً جهاز قياس مغناطيسي ذو عينة مهتزة أو مقياس مغناطيسي ذو تدرج متناوب لجمع البيانات . يمثل المجال المغناطيسي المطبق عند نقطة تقاطع خط البيانات مع الصفر قوة الإكراه المغناطيسي. في حال وجود مادة مضادة للمغناطيسية في العينة، قد تختلف قيم قوة الإكراه المغناطيسي المقاسة في المجالات المتزايدة والمتناقصة نتيجةً لتأثير الانحياز التبادلي .
تعتمد قوة الإكراه المغناطيسي للمادة على النطاق الزمني الذي يُقاس خلاله منحنى التمغنط. قد يتلاشى تمغنط المادة المقاس عند تطبيق مجال مغناطيسي معكوس أصغر اسميًا من قوة الإكراه المغناطيسي تدريجيًا إلى الصفر على مدى فترة زمنية طويلة . يحدث التلاشي عندما يتم تنشيط انعكاس التمغنط بفعل حركة جدران النطاقات المغناطيسية حراريًا ، ويخضع هذا التلاشي بشكل أساسي للزوجة المغناطيسية . [ 22 ] تُشكل القيمة المتزايدة لقوة الإكراه المغناطيسي عند الترددات العالية عائقًا كبيرًا أمام زيادة معدلات نقل البيانات في التسجيل المغناطيسي عالي النطاق الترددي ، ويتفاقم هذا العائق نظرًا لأن زيادة كثافة التخزين تتطلب عادةً قوة إكراه مغناطيسي أعلى في الوسائط.
نظرية
عند مجال الإكراه، يكون المركب المتجهي لمغنطة المادة المغناطيسية الحديدية، المقاس على طول اتجاه المجال المطبق، مساويًا للصفر. هناك نمطان رئيسيان لانعكاس المغنطة : دوران المجال الأحادي وحركة جدار المجال . عندما تنعكس مغنطة المادة بالدوران، يكون المركب المغنطي على طول المجال المطبق مساويًا للصفر لأن المتجه يشير إلى اتجاه عمودي على المجال المطبق. أما عندما تنعكس المغنطة بحركة جدار المجال، فإن المغنطة الكلية تكون صغيرة في جميع اتجاهات المتجهات لأن مجموع عزوم جميع المجالات الفردية يساوي صفرًا. تُلاحظ منحنيات المغنطة التي يهيمن عليها الدوران والتباين المغناطيسي البلوري في المواد المغناطيسية المثالية نسبيًا المستخدمة في البحوث الأساسية. [ 23 ] تُعد حركة جدار المجال آلية انعكاس أكثر أهمية في المواد الهندسية الحقيقية، حيث تعمل العيوب مثل حدود الحبيبات والشوائب كمواقع تنوية لمجالات المغنطة المعكوسة. دور جدران المجال في تحديد الإكراه معقد، إذ قد تُثبّت العيوب جدران المجال بالإضافة إلى تنويتها. إن ديناميكيات جدران النطاقات في المواد المغناطيسية الحديدية تشبه ديناميكيات حدود الحبيبات واللدونة في علم المعادن، حيث أن كل من جدران النطاقات وحدود الحبيبات عبارة عن عيوب مستوية.
دلالة
كما هو الحال في أي عملية تخلف مغناطيسي ، تمثل المساحة داخل منحنى التمغنط خلال دورة واحدة الشغل المبذول على المادة بواسطة المجال الخارجي لعكس التمغنط، والذي يتبدد على شكل حرارة. تشمل عمليات التبديد الشائعة في المواد المغناطيسية الانفعال المغناطيسي وحركة جدران النطاقات المغناطيسية. تُعدّ الإكراه المغناطيسي مقياسًا لدرجة التخلف المغناطيسي، وبالتالي فهي تُحدد مدى فقد الطاقة في المواد المغناطيسية اللينة لتطبيقاتها الشائعة.
تُعدّ كلٌّ من المغناطيسية المتبقية عند التشبع والإكراه المغناطيسي من مؤشرات جودة المغناطيسات الصلبة، على الرغم من شيوع استخدام أعلى ناتج طاقة أيضًا. شهدت ثمانينيات القرن الماضي تطوير مغناطيسات العناصر الأرضية النادرة ذات نواتج طاقة عالية، ولكن بدرجات حرارة كوري منخفضة بشكل غير مرغوب فيه . ومنذ تسعينيات القرن الماضي، تم تطوير مغناطيسات صلبة جديدة ذات زنبرك تبادلي تتميز بإكراه مغناطيسي عالٍ. [ 24 ]
انظر أيضاً
مراجع
- 1 2 جورجيو بيرتوتي (21 مايو 1998). التخلف المغناطيسي: للفيزيائيين وعلماء المواد والمهندسين . إلسيفير ساينس. ISBN 978-0-08-053437-4.
- ↑ تومانسكي، س. (2011). دليل القياسات المغناطيسية . بوكا راتون، فلوريدا: مطبعة سي آر سي. رقم ISBN 9781439829523.
- ↑ MA Akhter-DJ Mapps-YQ Ma Tan-Amanda Petford-Long-R. Doole؛ Mapps؛ Ma Tan؛ Petford-Long؛ Doole (1997). "اعتماد الإكراه المغناطيسي على سمك وحجم الحبيبات في الأغشية الرقيقة من البرمالوي". مجلة الفيزياء التطبيقية . 81 (8): 4122. Bibcode : 1997JAP....81.4122A . doi : 10.1063/1.365100 .
- ↑ كالفيرت، جيه بي (6 ديسمبر 2003) [13 ديسمبر 2002]. "الحديد" . mysite.du.edu . مؤرشف من الأصل في 15 سبتمبر 2007. تم الاطلاع عليه في 4 نوفمبر 2023 .
- 1 2 3 "الخواص المغناطيسية للمواد الصلبة" . Hyperphysics.phy-astr.gsu.edu . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 نوفمبر 2014 .
- ↑ "مهلة" . Cartech.ides.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 نوفمبر 2014 .
- ↑ تومسون، سيلفانوس فيليبس (1896). الآلات الكهربائية الديناميكية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 نوفمبر 2014 .
- ↑ ميلر، إم إس؛ ستيجبيرج، إف إي؛ تشاو، واي إم؛ روك، كيه؛ هوير، إل إيه؛ ستيجبيرج؛ تشاو؛ روك؛ هوير (1994). "تأثير ظروف الترسيب بالرش المغناطيسي بترددات الراديو على الخصائص المغناطيسية والبلورية والكهربائية لأغشية النيكل الرقيقة". مجلة الفيزياء التطبيقية . 75 (10): 5779. Bibcode : 1994JAP....75.5779M . doi : 10.1063/1.355560 .
- ↑ تشنغ هونغ تشيان؛ جينغ وانغ؛ سيفرتسن، جيه إم؛ جودي، جيه إتش (1997). " أغشية رقيقة من فيريت النيكل والزنك مُحضّرة بتقنية الترسيب بالرش المواجه للهدف". معاملات IEEE في المغناطيسية . 33 (5): 3748-3750 . Bibcode : 1997ITM....33.3748Q . doi : 10.1109/20.619559 .
- ↑ أورلوف، جون (19-12-2017). دليل بصريات الجسيمات المشحونة، الطبعة الثانية . مطبعة سي آر سي. رقم ISBN 9781420045550تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 نوفمبر 2014 .
- ↑ لو، هونغمي؛ وانغ، دونغهاي؛ هي، جيباو؛ لو، يونفنغ (2005). "أغشية رقيقة من أسلاك نانوية مغناطيسية من الكوبالت". مجلة الكيمياء الفيزيائية ب . 109 (5): 1919-22 . doi : 10.1021/jp045554t . PMID 16851175 .
- ↑ "مغناطيسات دائمة من مادة ALNICO المصبوبة" (ملف PDF) . شركة أرنولد للتقنيات المغناطيسية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 نوفمبر 2023 .
- ↑ يانغ، م.م.؛ لامبرت، س.إ.؛ هوارد، ج.ك.؛ هوانغ، س. (1991). "أغشية CoPt Cr /Cr المصفحة للتسجيل الطولي منخفض الضوضاء". معاملات IEEE في المغناطيسية . 27 (6): 5052-5054 . Bibcode : 1991ITM....27.5052Y . doi : 10.1109/20.278737 .
- ↑ سي دي فورست - إي جي بروير؛ بروير (1993). "مغناطيسات النيوديميوم-الحديد-البورون عالية التمغنط المتصلب بسرعة: مغناطيسات مُشوَّهة القالب (مقال مدعو)". مجلة الفيزياء التطبيقية . 73 (10): 5751. رمز Bibcode : 1993JAP....73.5751F . doi : 10.1063/1.353563 .
- ↑ "WONDERMAGNET.COM - مغناطيسات NdFeB، أسلاك مغناطيسية، كتب، علوم غريبة، أشياء ضرورية" . Wondermagnet.com. مؤرشف من الأصل بتاريخ 11 فبراير 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 نوفمبر 2014 .
- ↑ تشين ونيكلز 2002
- ↑ باي، جي.؛ غاو، آر. دبليو.؛ صن، واي.؛ هان، جي. بي.؛ وانغ، بي. (يناير 2007). "دراسة مغناطيسات NdFeB عالية الإكراه المغناطيسي المُلبَّدة". مجلة المغناطيسية والمواد المغناطيسية . 308 (1): 20-23 . Bibcode : 2007JMMM..308...20B . doi : 10.1016/j.jmmm.2006.04.029 .
- ↑ جيانغ، هـ.؛ إيفانز، ج.؛ أوشيا، م. ج.؛ دو، جيان هوا (2001). "الخواص المغناطيسية الصلبة للأغشية الرقيقة من NdFeB المعالجة حراريًا بسرعة على طبقات عازلة من Nb وV". مجلة المغناطيسية والمواد المغناطيسية . 224 (3): 233-240 . Bibcode : 2001JMMM..224..233J . doi : 10.1016/S0304-8853(01)00017-8 .
- ↑ ناكامورا، هـ.؛ كوريهارا، ك.؛ تاتسوكي، ت.؛ سوغيموتو، س.؛ أوكادا، م.؛ هوما، م. (أكتوبر 1992). "التغيرات الطورية والخواص المغناطيسية لسبائك Sm₂Fe₁₇Nₓ المعالجة حراريًا في الهيدروجين". مجلة IEEE للترجمة في المغناطيسية في اليابان . 7 (10): 798-804 . doi : 10.1109/TJMJ.1992.4565502 .
- ↑ راني، ر.؛ هيغدي، هـ.؛ نافاراتنا، أ.؛ كاديو، ف. ج. (15 مايو 1993). "Sm2Fe17Nx ذو الإكراه المغناطيسي العالي والأطوار ذات الصلة في عينات الأغشية المرسبة بالرش". مجلة الفيزياء التطبيقية . 73 (10): 6023-6025 . Bibcode : 1993JAP....73.6023R . doi : 10.1063/1.353457 . INIST 4841321 .
- ^ دي كامبوس، وسط؛ لاندغراف، فجج؛ سايتو، نيو هامبشاير؛ روميرو، سا. نيفا، ايه سي؛ ميسيل، فب. دي مورايس، E.؛ جاما، س. أوبروتشيفا، إيف؛ جالنين، بي في (1998/07/01). "التركيب الكيميائي والقوة القسرية لمغناطيس SmCo5" . مجلة الفيزياء التطبيقية . 84 (1): 368– 373. بيب كود : 1998JAP....84..368D . دوى : 10.1063/1.368075 . ISSN 0021-8979 .
- ↑ غونت 1986
- ↑ جينيش وآخرون 2004
- ↑ كنيلر وهاويج 1991
- تشين، مين؛ نيكلز ، ديفيد إي . (2002). "تخليق وتجميع ذاتي وخواص مغناطيسية لجسيمات FeₓCoᵧPt₁₀₋ₓ-ᵧ النانوية " . رسائل نانو . 2 ( 3 ) : 211-214 . Bibcode : 2002NanoL ...2..211C . doi : 10.1021/nl015649w .
- غونت، ب. (1986). "اللزوجة المغناطيسية وطاقة التنشيط الحراري". مجلة الفيزياء التطبيقية . 59 (12): 4129-4132 . Bibcode : 1986JAP....59.4129G . doi : 10.1063/1.336671 .
- جينيش، إيساشار؛ كاتس، يفغيني؛ كلاين، ليور؛ راينر، جيمس دبليو؛ بيزلي، إم آر (2004). "قياسات موضعية لانعكاس المغنطة في أغشية رقيقة من SrRuO3 " . Physica Status Solidi C. 1 ( 12): 3440–3442 . Bibcode : 2004PSSCR...1.3440G . doi : 10.1002/pssc.200405476 .
- كنيلر، إي إف؛ هاويج، آر. (1991). "مغناطيس الزنبرك التبادلي: مبدأ مادي جديد للمغناطيس الدائم". معاملات IEEE في المغناطيسية . 27 (4): 3588-3600 . Bibcode : 1991ITM....27.3588K . doi : 10.1109/20.102931 .
- ليفينغستون، ج. د. (1981). "مراجعة لآليات الإكراه". مجلة الفيزياء التطبيقية . 52 (3): 2541-2545 . Bibcode : 1981JAP....52.2544L . doi : 10.1063/1.328996 .
روابط خارجية
- تطبيق عكس المغنطة (الدوران المتماسك)
- للاطلاع على جدول الإكراه لمختلف وسائط التسجيل المغناطيسية، انظر " إزالة المغناطيسية من وسائط تخزين البيانات المغناطيسية الشريطية " ( ملف PDF )، على موقع fujifilmusa.com.
- الكميات الفيزيائية
- التخلف المغناطيسي