Proč domén formEdit
důvod, proč kusu magnetického materiálu, jako je železo spontánně rozděluje do samostatných domén, spíše než žít ve státě, se magnetizace ve stejném směru po materiálu, je, aby se minimalizovalo jeho vnitřní energie. Velká oblast feromagnetického materiálu s konstantní magnetizací vytvoří velké magnetické pole zasahující do prostoru mimo sebe (diagram a, vpravo). To vyžaduje hodně magnetostatické energie uložené v terénu. Pro snížení této energie se vzorek může rozdělit na dvě domény s magnetizací v opačných směrech v každé doméně (diagram B vpravo). Čáry magnetického pole procházejí smyčkami v opačných směrech každou doménou, čímž se zmenšuje pole mimo materiál. Pro další snížení energie pole, každá z těchto domén se může také rozdělit, což má za následek menší paralelní domény s magnetizací ve střídavých směrech, s menším množstvím pole mimo materiál.
doménová struktura skutečných magnetických materiálů se obvykle netvoří procesem rozdělení velkých domén na menší, jak je popsáno zde. Když je například vzorek ochlazen pod Curieovou teplotu, jednoduše se objeví konfigurace rovnovážné domény. Ale domény se mohou rozdělit, a popis rozdělení domén se často používá k odhalení energetických kompromisů při tvorbě domén.
Velikost doményedit
jak je vysvětleno výše doména, která je příliš velká, je nestabilní a rozdělí se na menší domény. Ale dostatečně malá doména bude stabilní a nebude rozdělena, což určuje velikost domén vytvořených v materiálu. Tato velikost závisí na rovnováze několika energií v materiálu. Pokaždé, když se oblast magnetizace rozdělí na dvě domény, vytvoří doménovou stěnu mezi doménami, kde sousedí magnetické dipóly (molekuly) s magnetizací směřující různými směry. Výměnná interakce, která vytváří magnetizaci, je síla, která má tendenci zarovnat blízké dipóly tak, aby směřovaly stejným směrem. Nutit sousední dipóly směřovat různými směry vyžaduje energii. Proto, doménové stěny vyžaduje další energii, tzv. doménové stěny energie, která je úměrná ploše stěny.
Tak čistá částka, že energie je snížena, když jsou domény, rozdělí se rovná rozdílu mezi magnetické pole ušetřené energie, a další energie potřebné k vytvoření doménové stěny. Energie pole je úměrná krychli velikosti domény, zatímco energie stěny domény je úměrná čtverci velikosti domény. Takže jak se domény zmenšují, čistá energie ušetřená rozdělením klesá. Domény držet dělení na menší domény, dokud energie náklady na vytvoření dalšího řadiče zeď je rovná pole ušetřené energie. Pak jsou domény této velikosti stabilní. Ve většině materiálů domény jsou mikroskopické velikosti, kolem 10-4 – 10-6 m.
Magnetický anisotropyEdit
další způsob, jak pro materiál k dalšímu snížení jeho magnetostatic energie je forma domén s magnetizace kolmo na jiných doménách (diagram c, vpravo), místo toho jen v protilehlých paralelních směrech. Tyto domény, nazývá tok uzavření domény, umožňují siločar otočí o 180° v materiálu, které tvoří uzavřené smyčky úplně v materiálu, což snižuje magnetostatic energie na nulu. Vytvoření těchto domén však přináší dvě dodatečné náklady na energii. Za prvé, krystalová mřížka většiny magnetických materiálů má magnetickou anizotropii, což znamená, že má „snadný“ směr magnetizace, rovnoběžný s jednou z krystalových OS. Změna magnetizace materiálu na jakýkoli jiný směr vyžaduje další energii, nazývanou „magnetokrystalická anizotropní energie“.
magnetostrikce
ostatní náklady na energii při vytváření domén s magnetizací pod úhlem k“ snadnému “ směru jsou způsobeny jevem zvaným magnetostrikce. Když se magnetizace kusu magnetického materiálu změní na jiný směr, způsobí mírnou změnu jeho tvaru. Změna magnetického pole způsobuje, že molekuly magnetického dipólu mírně mění tvar, čímž je krystalová mřížka delší v jedné dimenzi a kratší v jiných dimenzích. Protože je však magnetická doména „stlačena“ a její hranice jsou pevně drženy okolním materiálem, nemůže ve skutečnosti změnit tvar. Takže místo toho změna směru magnetizace vyvolává malé mechanické namáhání v materiálu, vyžadující více energie k vytvoření domény. Tomu se říká „magnetoelastická anizotropní energie“.
pro vytvoření těchto uzavíracích domén s“ boční “ magnetizací vyžaduje dodatečnou energii kvůli výše uvedeným dvěma faktorům. Takže tok uzavření domén bude pouze forma, kde magnetostatic ušetřené energie je větší než součet „výměnu energie“, k vytvoření doménové stěny, magnetocrystalline anizotropie energie, a magnetoelastic anizotropie energie. Proto, většina objemu materiálu je obsazené domény s magnetizace buď „nahoru“ nebo „dolů“ po „easy“, směru a toku uzavření domén tvoří pouze v malých oblastech na okrajích jiných oblastech, kde jsou potřeba poskytnout cestu pro magnetické pole linky pro změnu směru (diagram c výše).
struktura Zrnedit
výše uvedené popisuje strukturu magnetické domény v dokonalé krystalové mřížce, jakou lze nalézt v jediném krystalu železa. Většina magnetických materiálů je však polykrystalická, složená z mikroskopických krystalických zrn. Tato zrna nejsou stejná jako domény. Každé zrno je malý krystal, s krystalovými mřížkami samostatných zrn orientovaných v náhodných směrech. Ve většině materiálů je každé zrno dostatečně velké, aby obsahovalo několik domén. Každý krystal má“ snadnou “ osu magnetizace a je rozdělen do domén s osou magnetizace rovnoběžnou s touto osou ve střídavých směrech.
„Zmagnetizované“ statesEdit
To může být vidět, že, i když v mikroskopickém měřítku téměř všechny magnetické dipóly v kuse feromagnetického materiálu jsou seřazeni rovnoběžně s jejich sousedy v oblastech, vytváří silné lokální magnetické pole, energie, minimalizace výsledky v doménové struktuře, která minimalizuje velké magnetické pole. V nejnižší energetický stav, magnetizace sousedních domén bod v různých směrech, omezovat pole řádky mikroskopických smyček mezi sousedními doménami v hmotném, tak v kombinaci polí zrušit na dálku. Proto má sypký kus feromagnetického materiálu ve svém nejnižším energetickém stavu malé nebo žádné vnější magnetické pole. O materiálu se říká, že je „nemagnetizovaný“.
domény však mohou existovat i v jiných konfiguracích, ve kterých jejich magnetizace většinou směřuje stejným směrem a vytváří vnější magnetické pole. I když tyto nejsou minimální energetické konfigurace, vzhledem k fenoménu, kde doménových stěn stát se „připnul“ k poruchám v krystalové mřížce mohou být lokální minima energie, a proto může být velmi stabilní. Použití vnějšího magnetického pole na materiál může způsobit pohyb stěn domény, což způsobí růst domén zarovnaných s polem a zmenšení protichůdných domén. Když je vnější pole odstraněno, stěny domény zůstávají připnuty ve své nové orientaci a zarovnané domény vytvářejí magnetické pole. To se stane, když je kus feromagnetického materiálu „magnetizován“ a stává se permanentním magnetem.
Vytápění magnet, podřizovat se vibrace tím, že to klepání, nebo použití rychle oscilující magnetické pole z demagnetizační cívky, má tendenci vytáhnout doménových stěn bez jejich připnul státy, a oni se vrátí do nižší energetické konfigurace s nižší vnější magnetické pole, tedy „demagnetizing“ materiálu.