Jump to content

    
Sign in to follow this  
Hale

Магнитные потери при слабом намагничивании.

Recommended Posts

Давно не занимался темой и есть ощущение что я неправильно понимаю что происходит в феррите в определенном диапазоне намагничиваний.

 

Если кто-то разбирается, поясните что происходит если намагнитить плоский образец нормально (N~1) до насыщения. Т.е. Hex>Ms, и еще чуть больше, т.к. ненасыщенная восприимчивость нам не известна в точности без экспериментального измерения гистерезиса.
Но так чтобы внутреннее поле Hi=He-N*Ms~He-Ms было ниже самого Ms? (He>Ms, Hi<Ms || He<<2Ms wH<<wM)
Кажется что доменных стенок и затрат энергии на их движение уже нет ни при какой рабочей частоте,  низкочастотные потери не должны проявляться на частотах ниже 2πf<ωH=γHi. Так ли это?

 

Вообще, возможно ли  работать в полях Hi<Ms (wH<<wM) с низкими потерями? т.е. на очень низких частотах.

(при касательном намагничивании это невозможно конечно, а при нормальном размагничивание понижает внутреннее поле)

 

В частности интересует работа на частотах чуть-чуть ниже wH. Но возможно и чуть-чуть выше, т.к. компоненты тензора восприимчивости там устойчивее, за пределами основной кривой поглощения Лоренца.

у меня складывается впечатление что между нулем и wH, чуть ближе к ФМР, не должно быть нелинейных потерь на накачку, т.к. под частотой wH отсутствует спектр спиновых волн для ГУ пластины. Т.е. можно брать феррит даже с очень маленькой ΔHk(см Паттона, и каталог TEMEX) и очень большим Ms (какие-нибудь шпинели с Ms=5000 Гс) и не париться о сверхпотерях...неа?

Кроме того я не знаком с деталями, влияет ли размагничивание в таких слабых полях на саму намагниченность, точнее на восприимчивость? Если при нормальном намагничивании пластины в полях He~Ms восприимчивость просаживается (если сглаживается и растягивается BH кривая, гипотетически?), то вдруг не будет насыщения... и до каких пор повышать поле чтобы наверняка?

 

 

P.S. если не очень понятна постановка, поясняю.
He=Hi+N*к*He, т.е. Hi=He(1-Nк), или M=Hi/(1/к-N) , где к-эффективная восприимчивость, N-фактор размагничивания, близкий к нулю в плоскости пластины и близкий к 1  по нормали.
Модель Гилберта описывает тензорную ВЧ восприимчивость, из которой можно получить эффективную, но  работает она (кажется) только для заведомого насыщения M=Ms. А если (вдруг) оно не достигается в указанных условиях внутреннего размагничивания?

Share this post


Link to post
Share on other sites
7 hours ago, Hale said:

внутреннее поле Hi=He-N*Ms~He-Ms было ниже самого Ms?

во "вменяемых" полях чаще всего это так и есть

для оценки, без размагничивания: B=u0(H+J(H)), где B - индукция, H - внешнее(равно внутреннему) поле, J - намагниченность(завит от поля)

если взять насыщение Js = Bs/u0 - Hs и типовые значения Bs, Hs получим Js>>Hs

с размагничиванием график J(h) такой же, только необходимо большее внешнее поле: поле сечения сердечника h=H - N*J(h)

10 hours ago, Hale said:

с низкими потерями? т.е. на очень низких частотах.

непонятно что имеется в виду

вообще что Вы хотите? подмагнитить сердечник и работать в переменном поле? оценить потери можно как площадь частной петли гистерезиса

10 hours ago, Hale said:

эффективная восприимчивость

в больших полях стремится к нулю

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Quote

H - внешнее(равно внутреннему) поле

внешнее не равно внутреннему при нормальном намагничивании. поэтому открывается неопределенность во многих учебниках и методичках. Надо точно разделять He и Hi
...вы в системе Си пишете...учтем. не люблю я вектор индукции, только запутывает.

Я к тому что, емнип, нотация μ и к обычно берется относительно внешних полей, которые измеряет аппаратура. Если это не так, срочно прошу меня поправить пока я не залез в дебри.

Quote

Hs получим Js>>Hs

Для идеально мягкого феррита нисколько не отрицаю. Однако это лишь ассимптота.
Но спасибо за указание на изъян в логике. Я вчера вечером об этом уже подумал, ведь при μ~1000 он практически сразу насыщается. Штука что я думал об этом работая на ГГц в сильных полях, где μ_eff~1.

Т.о. какое бы поле я не брал, в широких пределах можно быть уверенным в насыщении.

Quote

чаще всего это так и есть

я видимо плохо написал. Hi я выставляю сам (если знаю что феррит насыщен). В приборах СВЧ оно обычно значительно выше Ms (aka Js). Кроме нормально намагниченных пластин на очень низких частотах, которые я рассматриваю (это очень узкий интервал).

 

Quote

с размагничиванием график J(h) такой же, только необходимо большее внешнее поле: поле сечения сердечника h=H - N*J(h)

Вот это мне и непонятно. Но давайте напишем аккуратно: Hi=He-NJs=He-NкHe=He(1-Nк). Ага. В нормально наманиченной пластине внутреннее поле разворачивается до достижения Js, волна крутится в другую сторону.

Да, с намагниченность. разобрались, считаем что почти на любой рабочей частоге от 1МГц пластина насыщена при условии работы ниже резонанса. Т.е. потерь на доменную структуру нет.

 

А что с потерями? Потери определяются только линией Лоренца?  При любой мощности? Или есть еще механизмы?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Интересная тема. Теоретические предположения неограничены по числу вариантов. Здесь желательно привязаться к конкретному эксперименту по исследованию свойств феррита. Тогда станет понятна неопределённость и запутанность ТС представления о свойствах феррита.

2 часа назад, Hale сказал:

считаем что почти на любой рабочей частоге от 1МГц пластина насыщена при условии работы ниже резонанса. Т.е. потерь на доменную структуру нет.

Ничего общего с реальной физикой работы феррита...  А "... потери на доменную структуру..." выдуманы для красоты научных статей. Следует добавить, что типов ферритов исчисляется сотнями, а режимов работы с ними тысячи, что даёт представление об объёме информации о ферритах вообще.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, Hale said:

В приборах СВЧ

сейчас и после исправления стартового поста, стало понятно что Вы используете феррит на СВЧ, я предполагал применение других ферритов на других частотах, а у СВЧ важны другие параметры и да, там пользуюся СГС

первые две статьи в гугле

Spoiler

Для того чтобы избежать высоких потерь в резонансном и дорезонансном режимах работы ферритовых СВЧ-приборов, намагниченность насыщения необходимо выбирать таким образом, чтобы ферритовый образец был намагничен до насыщения.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

немножко не так. я привык работать на СВЧ, где всегда и без исключения используется многократно насыщенный режим, и зачастую касательное,и ли поперечное намагничивание с малыми N.
ПОэтому что происходит ниже H=NMs я не особо задумывался. Будет ли там обратное по знаку поле, или намагниченность уменьшится уравняв NM с полем?

 

По поводу потерь на движение доменных стенок отрицать их нельзя... но это очень низкопольный режим, используемый в оптических модуляторах. Я все-таки рассматриваю поле повыше, пригодное для наведения невзаимности при распространении низкочастотной ЭМВ. А вот что происходит в указанном варианте когда 2пf/2<wH  (а также 2пf<wH<wM), т.е. ниже диапазона спиновых волн. не может быть чтобы при этом не было нелинейных потерь. А что будет... непонятно.

 

>статьи....
С Устновым я знаком. Он СВЧист, редкий специалист по нелинейностям. Но на низких частотах, насколько я знаю, он не работал. И честно говоря удивлен что он вообще занялся поликристаллическими ферритами - видимо сотрудничество с производителями гексаферритов подтолкнуло. А гексаферриты - это огромные Ms для работы на ТГц, где невзаимность ЖИГ уже схлопывается, а также встроенное поле для интересных сендвичей...  совершенно противоположная область.

нравится мне как русские статьи пишут, явно рекламируя свой товар "самая низкая DH..." но не стесняясь называть других мировых проихводителей. Прогие иностранцы раздражают приемом сравнивать свой товар с фирмами "А" и "В"... Виллариба и Виллабаджо, ёлыпалы.

 

да, память мне не изменила, при нормальном(поперечном) намагничивании Hs растет.

images?q=tbn:ANd9GcTb7lfCAhFiamokaiVtFbx

Вот, из этого следует что в нормально намагниченном образце поле насыщения буквально равно намагниенности насыщения, с пправкой на фактор размагничивания (если он меньше 1), т.о. внутреннее поле близко к нулю, но никуда не разворачивается и все становится на свои места.

 

Реальна проблема в нотации и в людях которые пишут книжки, но не могут разобраться со значением слов. Приложенное это совсем не то же что и внешнее, а их путают постоянно. Даже в Гуревиче это написано. Т.о. вспоминая о граничных условиях на разделе сред понимаем что кривая BH дается для касательного намагничивания, где можно закрыть глаза на ошибку нотации.

 

Вот открыл Семенов, Техническая электродинамика. стр 475
"В слабых полях... при Ho>Hрез направление смещения поля и циркуляции волны меняется на обратное". Очевидно, имелась в виду инверсия тензора ВЧ восприимчивости за счет (wH^2-(2пf)^2) в знаменателе. Но написано так,ч то пожно подумать - проблема в магнитном поле.

 

 

Вопрос о потерях при 2пf<wH остается открытым.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 1/27/2020 at 4:42 AM, Hale said:

ПОэтому что происходит ниже H=NMs я не особо задумывался. Будет ли там обратное по знаку поле, или намагниченность уменьшится уравняв NM с полем? 

Насколько я Вас понял, ожидается что внутреннее поле тела Hi = He - N*M в области какого-то внешнего поля будет направлено противоположно внешнему? это как, внешнее поле - в одну сторону, домены - в другую?

размагничивание (N*M) приводит только к размагничиванию, а не "перемагничиванию" в противоположную сторону

В приведенной цитате написано про волну в волноводе, а не постоянное намагничивающее поле, вроде из контекста понятно.

В слабых полях феррит не замагничен и соответственно ориентации доменов нет, "направленности" свойств тоже, что с потерями на СВЧ - нужно в книжках смотреть. Электродинамика курсе на втором была..  с СВЧ работать не пришлось, с ферритом работаю только на "околозвуковых" частотах.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Quote

Насколько я Вас понял, ожидается что внутреннее поле тела Hi = He - N*M в области какого-то внешнего поля будет направлено противоположно внешнему? это как, внешнее поле - в одну сторону, домены - в другую?

Вот именно. Но из формулы так следует если не делать оговорок, которых никто не делает.

Из приведенной кривой видно что фактически почти все поле переходит в намагниченность. Но не все! Кажется, что малая часть уходит во внутреннюю напряженность. Но какая? Есть ли какое-то теоретическое описание этого момента? Тогда моно было бы довольно точно предсказать напряженность внутреннего поля при "однократном насыщении". Гипотетически, если кривая BH дана для внутреннегоп поля, то по горизонтали оно как раз и отложено, а по вертикали - внешнее. Но фактически кривые BH приводятся для внешних измеренных полей...

Quote

а не "перемагничиванию" в противоположную сторону

ага... за исключением, кажется, таких случаев как антиферромагнетики и кристаллы с сильной осевой анизотропией вообще... Но если мы возьмем гексаферрит, то именно это и получим, наверное.

 

Quote

а не постоянное намагничивающее поле, вроде из контекста понятно

я привел номер главы. в контексте главы все наоборот.

Quote

В слабых полях феррит не замагничен и соответственно ориентации доменов нет,

выше поля троганья очень даже есть.

Share this post


Link to post
Share on other sites
4 hours ago, Hale said:

Гипотетически, если кривая BH дана для внутреннегоп поля, то по горизонтали оно как раз и отложено, а по вертикали - внешнее. Но фактически кривые BH приводятся для внешних измеренных полей...

Измерения кривой В(Н) проводят не только в разомкнутой магнитной цепи, но и в замкнутой - кольцо или внешний магнитопровод и измеряемый образец (пластина, стержень и др.), в таком случае нет размагничивания и нет различия внешнее/внутреннее поле, некоторые методические погрешности при этом конечно есть, но получить характеристики феррита можно достаточно точно.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

да, ну все верно. иногда затрудняет только неопределенность параметров на графиках, что и как отложено в точности.

 

 

Т.о. все равно непонятно каковы потери при рабочей частоте ниже частоты ФМР, и частоте ФМР ниже частоты намагниченности (γMs), т.е. при однократном намагничивании. Непосредственно фактор потерь вблизи ФМР определяется DH резонанса, т.е. наибольшей шириной. Но видимо за пределами 2 ширин кривых можно брать тот же малый фактор магнитной релаксации что и для СВЧ ЭМВ и для МСВ (обычно рабочая >>wH, wM). не понятно каков характер нелинейности в этом диапазоне.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this