2. Обоснование результатов экспериментов

А. Если взять скорость звука в феррите равной 5600 м/с, то длина волныт.к. длина стержня 20см, то прина стержне укладывается 3 длины волны(), приукладывается 3,5 длин волн(целое число полуволн), при–4 длин волн. Исходя из этого, можно утверждать, что на всех частотах мы имеем дело со стоячей волной. Так как длина волны больше диаметра стержня, то такой стержень можно рассматривать как тонкий стержень. В стержне длины 20 см поглощением ультразвука можно пренебречь и волновое уравнение для продольной акустической волны можно записать в виде:

(2.1)

где: смещения доменов в поле продольной волны, распространяющейся в направлении оси0х.

Для тонкого стержня квадрат фазовой скорости волны определяется соотношением (модуль Юнга иплотность образца).

Решение (1) определяет уравнение смешения элементов стержня:

(2.2)

Так как в эксперименте длина акустической волны приблизительно на 34 порядка больше размера доменов, то под колебанием смещенияздесь можно понимать колебание смещения доменов как целых образований в поле акустической волны.

Колебательная скорость доменов:

(2.3)

Относительное изменение объема элемента стержня _Vединичного поперечного сечения в поле акустической волны:

(2.4)

где: имеет смысл относительной деформации растяжения (сжатия) в поле акустической волны;

относительное изменение плотности элемента стержня.

Напряжение (избыточное давление) в ферритовом стержне в поле продольной акустической волны (закон Гука):

(2.5)

Сравнивая фазы полученных выражений, имеем: напряжение и колебательная скоростьvнаходятся в фазе, а смещениеотстает наоти.

В эксперименте наблюдается сдвиг фазы на между механическим напряжением (избыточным давлением)и ЭДС индукции_i, генерируемой в измерительной катушке вследствие колебаний доменом в акустической волне. Этот сдвиг фаз можно объяснить, если предположить, что ЭДС индукции_iпропорционален факту колебания доменов как целых образований в акустическом поле

Б. Механические напряжения деформирует кристаллическую решетку феррита, изменяя энергию доменов, которая называется магнитоупругой энергией

(2.6)

где – константа магнитострикции материала,угол между направлением намагниченности и прикладываемыми напряжениями. Если> 0 (растяжение), то вектор намагниченности стремится выстроиться вдоль напряжений, если0 (сжатие), то энергияположительна, и вектор намагниченности стремится выстроиться в поперечном направлении. В каждом домене вектор намагниченности ориентирован вдоль (против) характерных для каждого кристалла направлений. Между доменами существует переходной слой (0,01 – 0,1) мм, в котором вектора намагниченности атомов плавно изменяют свой направление от -180⁰до +180⁰или от -90⁰до 90⁰. Для создания границы требуется избыточная энергия. Поэтому они чаще всего располагаются в местах искажения кристаллической решетки. Чтобы вывести границы из равновесных положений, необходимо внешнее воздействие: магнитное поле, механическое растяжение или сжатие, удар. Междоменные границы образуют в ферромагнетике подвижный пространственный каркас. Для магнитомягких материалов, таких как железо, никель, их сплавы, ферриты, достаточно небольших полей или механических напряжений, чтобы заставить перемещаться междоменные границы и перестраивать доменную структуру. Под действием магнитного поля весь каркас границ приходит в движение и в результате домены с намагниченностью, ориентированной вдоль поля, увеличиваются в размерах за счет антипараллельных или поперечных доменов. В больших полях МДГ исчезают и материал намагничивается до насыщения.

В эксперименте феррит деформировался в поле синусоидальной акустической волне и в отсутствии внешнего магнитного поля феррит намагничивался вследствие деформации в этом акустическом поле. При включении внешнего постоянного магнитного поля (создаваемое кольцами Гельмгольца) в измерительной катушке амплитуда наведенного ЭДС возрастает, что обусловлено

намагничиванием феррита вдоль внешнего магнитного поля за счет антипараллельных или поперечных доменов.