磁性体の着磁

外部磁場

外部磁場
図1:外部磁場

 磁性体が何故磁化するかを模式的に説明する。強磁性体の中には、微少な磁石(原子1個)が無数にあると考える。

 図1の様に磁場中に着磁していない強磁性体(例えば鉄)を置き、外部磁場を零から正方向に大きくし次に、外部磁場を零迄小さくした後、逆方向に大きくしてこれを繰り返す。

図1:磁場の中に磁性体を置いて、外部磁場をゼロから正方向に大きくゼロにした後、外部磁場を逆方向に大きくした後ゼロにする


エネルギー
図2:微小磁石が回転するのに必要なエネルギー

 最初に微少磁石が外部磁場により、回転するのに必要なエネルギーの大きさを考えると、図2に示されている様に α<β<γ の順となる。

状態の遷移

ヒステリシスカーブ
図3:状態の遷移

領域1〜6を考える。

領域1

領域1
領域1

 この状態では、鉄は磁化されていないので、微少な磁石は4π空間(3次元空間)に自由に存在しているので、外部から見れば磁化されていないように感じる。



領域2

領域2
領域2

 外部から弱い正方向の磁場が印可されると微少磁石の内、磁場方向に近い方向に向いている微少磁石(領域1の外部磁場との角度が小さい)が、磁場方向に向く。



領域3

領域3
領域3

 外部磁場が十分大きいので、微小磁石のすべてが外部磁場の方向に向く。



領域4

領域4
領域4

 領域Vですべての微小磁石が、磁場方向に向いているので、これを反対方向に向けるには、逆方向に磁場を加えると微少磁石のいくつかが少し方向を変える。その結果、外部から見た磁場の大きさは、少し減少する。



領域5

領域5
領域5

 さらに外部磁化を逆方向に大きくすると、微小磁石の殆どが逆方向に向く。



領域6

領域6
領域6

 十分に大きい外部逆磁場を加えると、微小磁石のすべてが逆方向に向く。



領域7〜9〜3

 上記領域3〜6と同様の考えで説明出来る。

なお、それぞれの領域で、外部磁場を無くしても、微少磁石は、図の状態を保持するので強磁性体は着磁し、その大きさは領域3又は6が最大である。

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