УДК 537.874; 537.624

ВЛИЯНИЕ МАГНИТОУПРУГОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НА ПРЕЦЕССИЮ ПОЛОЖЕНИЯ РАВНОВЕСИЯ НАМАГНИЧЕННОСТИ В ДВУХСЛОЙНОЙ ФЕРРИТОВОЙ СТРУКТУРЕ

 

В. С. Власов ¹, М. Ю. Дианов ¹, Л. Н. Котов ¹, В. Г. Шавров ², В. И. Щеглов ²

¹ Сыктывкарский государственный университет им. Питирима Сорокина,

167001, Сыктывкар, Октябрьский пр-т, 55

² Институт радиотехники и электроники им В.А.Котельникова Российско академии наук,

125009, Москва, ул. Моховая, 11-7

 

Статья поступила в редакцию 23 октября 2018 г.       

 

Аннотация. Рассмотрено влияние магнитоупругого взаимодействия на прецессию положения равновесия намагниченности в нормально намагниченной двухслойной ферритовой структуре. Получены связанные уравнения движения для намагниченности и упругого смещения в обоих слоях, а также граничные условия на поверхности структуры и между слоями. На основе рассмотрения ориентационного перехода по намагниченности в магнитоупругой среде получены зависимости поля фазового перехода второго рода, соответствующего установлению вектора намагниченности вдоль направления постоянного поля. Определена добавка к полю перехода, обусловленная магнитоупругим взаимодействием в каждом слое. Выявлен ее квадратичный характер относительно величины константы магнитоупругого взаимодействия. Решена система уравнений для намагниченности и упругого смещения в интервале полей, перекрывающем поля ориентационных переходов в обоих слоях. Отмечена возможность и продемонстрировано возбуждение прецессии положения равновесия намагниченности (прецессии второго порядка) в обоих слоях, построены параметрические портреты для компонент упругого смещения в том и другом слое. На основе анализа параметрических портретов для компонент намагниченности отмечены три возможных интервала значений постоянного поля: ниже полей переходов в обоих слоях, между полями перехода в тех же слоях и выше полей перехода в обоих слоях. Выявлен мультирежимный характер возбуждаемых при этом упругих колебаний. По характеру разверток по времени и параметрических портретов отмечены пять различающихся друг от друга режимов упругих колебаний: режим №1 – правильные развернутые биения; режим №2 – перемежающиеся биения; режим №3 – правильная навязанная синусоида; режим №4 – затухающая навязанная синусоида; режим №5 – простая собственная синусоида. На плоскости «константа магнитоупругости – приложенное поле» рассмотрены области существования различных режимов. Установлено, что по мере увеличения поля, области существования режимов сменяют друг друга в порядке, определяемом приведенной выше нумерацией. Исследована трансформация биений, соответствующих режимам №1 и №2, имеющая место при изменении величины константы магнитоупругого взаимодействия при неизменной величине постоянного поля. Показано, что при малом значении константы колебания упругого смещения полностью определяются колебаниями намагниченности, обусловленными действующим переменным полем. По мере увеличения константы упругие колебания приобретают характер сначала правильных, а затем перемежающихся биений, после чего колебания опять становятся синусоидальными. Рассмотрены количественные параметры биений. Показано, что по мере увеличения константы магнитоупругого взаимодействия период биений уменьшается, максимальное и минимальное значения амплитуды упругого смещения, увеличиваются, а период возбуждаемых упругих колебаний уменьшается. Для всех упомянутых зависимостей предложены численные эмпирические формулы линейного и квадратичного характера, отражающие наблюдаемые результаты с точностью не хуже 10%. Рассмотрен вопрос о роли навязывания колебаний одного слоя другому. Отмечена недостаточность проделанного рассмотрения, состоящая в неполной симметрии линейной составляющей упругого смещения. Рассмотрен возможный вариант решения задачи для линейной составляющей смещения, учитывающий симметрию слоев относительно друг друга. Этот вариант предложен в качестве задачи для нового исследования.  

Ключевые слова: прецессия намагниченности, магнитоупругое взаимодействие, ориентационный переход.

Abstract. It is investigated the influence of magnetoelastic interaction on magnetization equilibrium position in normal magnetized double-slides ferrite structure. It is found the connected motion equations for magnetization and elastic displacement in both slides and also boundaries conditions on the surface of structure and between the slides. On the basis of investigation of orientational transition by magnetization in magnetoelastic medium it is found the dependencies of second kind phase transition which is the establishment of magnetization vector along the constant magnetic field direction. It is found the addition to transition field which is connected with magnetoelastic interaction in both slides. It is shown that this addition has quadratic character relatively to value of magnetoelastic constant interaction. It is solved the equilibrium system for magnetization and elastic displacement in the field interval which recovers the field of orientation transitions in both cases. It is established the possibility and it is shown the excitation of equilibrium position of magnetization (the second order of precession) in both slides. It is constructed the parametric portraits for elastic displacement components in both slides. On the basis of parametric portraits analysis for magnetization components it is found three possible intervals of constant magnetic field value: lower of transition fields in both slides, between the transition fields in these slides and above the transition fields in both slides. It is found the multiregime character of excited elastic vibrations. Over the time-development and parametric portraits it is found the five different regimes: regime №1 – regular developed beatings; regime №2 – alternated beatings; regime №3 – regular forced sinus-line; regime №4 – faded forces sinus-line; regime №5 – simple own sinus-line. On the flatness “magnetoelastic constant – established field” it is investigated the regions of existence of different regimes. It is found that when field is increased the existence regions change each other on the succession which is determined by above mentioned numbering. It is investigated the conversion of beatings corresponding to regime №1 and №2 which take place when the magnetoelastic constant is varied but applies field is constant. It is shown that by small value of magnetoelastic constant the elastic vibrations are determined by magnetization vibrations which are determined by applied alternating field. It is shown that by the increasing of constant the elastic vibrations acquire the character of beatings at first regular and other alternating after this the vibrations become as sinus-line. It is investigated the quantity parameters of beatings. It is shown that by the constant increasing the period of beatings is decreased, maximum and minimum values of elastic vibrations amplitude increase and the period of excited elastic vibrations is decreased. For all above mentioned dependencies it is proposed the empirical formulas linear or quadratic character which determined the observed results in precision about 10%. It is investigated the question about the role of imposition of ones slide vibrations to other slide. It is established the insufficient of described investigation owing to incomplete symmetry linear component elastic displacement. It is described the possible variant of task for linear component displacement which takes into consideration symmetry of both slides. This variant is proposed as the task for new investigation.

Key words: precession of magnetization, magnetoelastic interaction, orientation  transition.

 

Для цитирования:

В. С. Власов, М. Ю. Дианов, Л. Н. Котов, В. Г. Шавров, В. И. Щеглов. Влияние магнитоупругого взаимодействия на прецессию положения равновесия намагниченности в двухслойной ферритовой структуре. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2018. № 11. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/nov18/2/text.pdf

DOI 10.30898/1684-1719.2018.11.2