Структура сердечника. Абсолютная ТО
Как возникло такое представление о микроструктуре ферромагнетика? Обратил внимание, что рядом расположенные стрелки компасов ведут себя абсолютно зеркально- симметрично. Если одну стрелку вращать по часовой- то вторая с большой точностью повторяет поворот, но в другую сторону. Соответственно если установить несколько компасов в строчку- то по часовой будут поворачиваться через одну, например нечётные. Против часовой= чётные. Параллельные строчки микродиполей устанавливаются со смещением на одну стрелку, так чтобы у стрелки в соседней строчке к северному полюсу был ближним южный. При таком строении стягиваются и диполи в строчке, и соседние строчки. Представив 3Д картинку- получим компактный кристалл ферромагнитного сердечника. Или домен. Для простой кубической формы один приводящий диполь вращает в противоположную сторону четыре диполя в плоскости и ещё два по высоте. По паре на каждую ось Декарта. Так как мелкие частицы не образуют сколько-нибудь дальнего поля- можно считать образец ненамагниченным. Например магнитная лента от магнитофона намагничена головкой, даже стирающей- но к железу особо не притягивается. В одной строчке при перемагничивании внешним полем ничего примечательного, стрелки через одну синхронно поворачиваются в разные стороны. И зависимость B от H была бы близка к линейной. Но уже в плоскости процесс усложняется. Появляется упругое сопротивление повороту стрелок соседних строчек и упругая деформация кристалла, или индукция и магнитострикция, на что затрачивается значительная энергия намагничивающей обмотки. Эта же энергия упругой деформации возвращается в обмотку при уменьшении тока, самоиндукция.
PS. Мысленные построения необходимо проводить в отсутствии внешнего магнитного поля, например Земли. Тогда минимальной энергией магнитного поля будет обладать такая плоская структура из двух строчек, в которой направление стрелок в строках противоположны. Примерно как у двух длинных подковообразных сцепившихся магнитов. У всех мысленно добавленных строчек направление поля противоположно, так сказать чересстрочная развёртка. Ясно, что конструкция из трёх строчек, и вообще из одной и нечётного количества будет не уравновешена, в одном направлении стрелок больше. Почти 4 часа на Пойнте- а результат курицы лапой.
При повороте эллипса в программе Пайнт почему-то граница между полюсами поворачивается на другой угол, чем сам эллипс. Не по его большому диаметру. На Рис. 1 показана конфигурация намагниченных эллипсоидов, при которой потенциальная энергия системы минимальна. За неимением эллипсоидов можно мысленно представить реальные компасы. Если механически поворачивать любой, например отмеченный зелёной кляксой, эллипсоид- то потенциальная энергия системы увеличивается, привод на это затрачивает работу. При повороте свыше 90 градусов система сама стремится довернуться до 180. Если прекратить насилие- плоская система вернётся в одно из четырёх устойчивых состояний с поворотом через 90 градусов. Активная и реактивная работа сердечника, зарядка и разрядка аккумулятора магнитной энергии. На Рис. 2 представлена строчка эллипсоидов с приводом от зелёной кляксы, а на Рис. 3- столбик. Если мысленно перейти к реальной объёмно структуре- то уже будет некоторое представление работы сердечника или его отдельного домена, вполне доступная модель для учеников средней школы.