Магнитная вязкость

Магни́тная вя́зкость (магнитное последействие), существование временнóго запаздывания между изменением напряжённости внешнего магнитного поля и изменением магнитных параметров магнетика (намагниченности, магнитной восприимчивости и др.). В наиболее простых случаях изменение намагниченности в зависимости от времени ${\displaystyle {t}}$ описывается формулой:

${\displaystyle \Delta {\textit {M(t)}}={\textit {M(t)-M}}_{0}=({\textit {M}}_{\infty }-{\textit {M}}_{0})({\text{1}}-e^{-t/\tau }),\quad (1)}$

где ${\displaystyle {\textit {M}}_{0}}$ и ${\displaystyle {\textit {M}}_{\infty }}$ – намагниченности непосредственно после изменения магнитного поля (${\displaystyle {\textit {t}}={0}}$) и после установления нового равновесного состояния соответственно; ${\displaystyle {t}}$ – время релаксации, характеризующее скорость процесса. Значение ${\displaystyle {t}}$ зависит от механизма магнитной вязкости и может изменяться от 10^–9 с до нескольких десятков часов в зависимости от материала (см. статью магнитная релаксация).

Различают два основных механизма магнитной вязкости: диффузионный и термофлуктуационный. В первом магнитная вязкость определяется диффузией примесных атомов или дефектов кристаллической структуры. Например, в большинстве классических экспериментов по изучению магнитной вязкости в качестве образцов использовалось железо с примесью углерода или азота. Объяснение роли примесей дано нидерландским физиком Я. Снуком, а более строгая теория построена Л. Неелем. Она базируется на предположении о преимущественной диффузии примесных атомов в те межатомные промежутки кристалла, которые определённым образом ориентированы относительно направления спонтанной намагниченности. Это создаёт локальную наведённую анизотропию, приводящую к стабилизации магнитной доменной структуры. Поэтому после изменения магнитного поля новая доменная структура устанавливается не сразу, а после диффузионного перераспределения примеси, что и является причиной магнитной вязкости.

Второй механизм магнитной вязкости более универсален и наблюдается практически во всех ферромагнетиках, особенно в области магнитных полей, сравнимых по величине с коэрцитивной силой. Термические флуктуации вызывают перемагничивание доменов, которые при изменении поля получили недостаточно энергии, чтобы сразу изменить направление намагниченности. В высококоэрцитивных сплавах, состоящих из однодоменных областей, наблюдается особенно большая магнитная вязкость. В этом случае термические флуктуации сообщают дополнительную энергию для необратимого вращения спонтанной намагниченности тех частиц, потенциальная энергия которых во внешнем магнитном поле недостаточна для их перемагничивания.

Существуют и другие механизмы магнитной вязкости: например, в некоторых ферритах вклад в магнитную вязкость даёт перераспределение электронной плотности между ионами разной валентности. С магнитной вязкостью тесно связаны такие явления в ферромагнетиках, как магнитные потери на перемагничивание, временной спад и частотная зависимость магнитной проницаемости.