Петля гистерезиса и ее применение в магнитной записи
В той или иной степени все вещества обладают магнитными свойствами, однако, те из них, которые относятся к классу ферромагнетиков, обладают собственной структурой, позволяющей удерживать направленное поле. Это качество широко применяется для записи информации на слои, поверхность которых можно ориентировать, создавая «запоминание». Во время намагничивания используется физическое явление, которое можно описать словом «запаздывание». Графически его изображает так называемая петля гистерезиса.
Ферромагнетики имеют способность намагничиваться самопроизвольно, в их молекулярной структуре присутствуют домены, то есть очаги намагничивания, однако, разнонаправленность силовых линий взаимно компенсирует их действие, и поэтому кусок обычного железа или никеля собственного магнитного поля не создает.
Для того чтобы ферромагнетик стал магнитом, магнитные поля доменов нужно сориентировать в одном направлении, для чего их нужно подвергнуть внешнему полевому воздействию, во время которого и проявляется петля гистерезиса.
Увеличение интенсивности магнитного поля вокруг ферромагнетика приводит к ориентации ранее хаотичных доменов, и созданию ими собственного направленного поля, при этом график зависимости этих двух параметров имеет верхнюю точку насыщения, в которой материал становится монодоменным. При создании поля обратного направления можно достигнуть нижней точки насыщения, но линия диаграммы не будет повторять прямого его хода, а будет смещена назад, так как для переориентации доменов потребуется дополнительная энергия. Петля гистерезиса - это графически выраженная петля неоднозначности значений напряженности относительно индукции в прямом и обратном направлениях.
Собственно, многие механические процессы также характеризуются запаздыванием, связанным с изменением направления воздействия на противоположное. Например, при упругих деформациях тела также изменяют свои размеры неоднозначно, а их графики – та же петля гистерезиса. Инерционность свойственна любым физическим процессам.
Свойство ферромагнетиков сохранять свою намагниченность является основой принципа магнитной записи.
В первых магнитофонах в качестве носителя использовалась железная проволока, которая, проходя мимо записывающей головки, представляющей собой катушку индуктивности, намагничивалась в зависимости от интенсивности создаваемого ею поля. Затем, по мере совершенствования аппаратуры, стали использовать ленту с нанесенным на нее слоем порошкового вещества, обладающего более сильными магнитными свойствами, однако, общий принцип остался неизменным. Петля гистерезиса ферромагнетика создает условия для сохранения записанной на этот материал информации.
Бытовые магнитофоны в наши дни практически не применяются, однако, это не значит, что принцип их работы утратил свое значение. В современных компьютерах для накопления информации на жестких дисках используется тот же принцип магнитной регистрации, в основе которого лежит петля гистерезиса.