Основные принципы записи информации.

Магнитная запись основана на взаимодействии магнитного носителя информации и магнитной головки при их относительном перемещении. При записи изменяющийся во времени электрический ток преобразуется в локальные изменения намагниченности носителя. Символически механизм магнитной записи информации может быть представлен следующей схемой:

i(t) запись

M(x, y) хранение

e(t) считывание

Здесь

i(t) – ток в записывающей головке, создающий магнитное поле в магнитном покрытии;

M(x,y) – распределение намагниченности в магнитном покрытии под действием этого поля;

e(t) – ЭДС, наводимая в обмотке считывающей головки.

 

В качестве записывающей или считывающей головки используется специально сконструированный, чаще всего кольцевой электромагнит с зазором, по обмотке которого пропускают импульсный ток. Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопровод собирают из тонких пластин магнитомягких сплавов или делают из феррита (двойной окисел: смесь Fe₂O₃ c окислами двухвалентных металлов Cu, Zn, Ni).

 

 

Основные особенности ферромагнитных материалов.

(На основе кристаллов переходных материалов Fe, Co, Ni).

 

Регистрация информации на магнитном носителе сводится к намагничиванию небольших по площади участков магнитного слоя носителя под воздействием внешнего магнитного поля.

Вихрем (т.е. источником, характеризующимся не только величиной, но и направлением) напряжённости магнитного поля может быть ток, протекающий по некоторому проводнику, или постоянный магнит. Для бесконечного проводника с током I [A] напряжённость магнитного поля в анизотропной среде определяется как

где r – расстояние от проводника [м].

Под действием внешнего поля элементарные магнитные моменты (вектора намагниченности доменов) ориентируются по вектору H. В результате образуется “внутреннее” поле ферромагнетика J, которое может значительно превышать поле Н. Физически поля J и Н отличаются лишь своими вихрями (источниками). Напряжённость J, равная сумме элементарных магнитных моментов единицы объема (при равномерной его намагниченности), характеризует степень намагниченности ферромагнетика.

Суммарное магнитное поле характеризуется вектором магнитной индукции

где µ ₀ – магнитная постоянная для вакуума (µ ₀ = 4π*10^-7 Гн/м).

Ферромагнетики характеризуются способностью создавать значительные поля J под воздействием относительно слабого внешнего поля Н, т.е. характеризуются большим J=χ∙H, где χ – коэффициент магнитной восприимчивости. Кривая намагничивания ферромагнитного материала имеет вид:

J

JS

H

I

II

III

Представленная зависимость отражает связьмежду J и Н для относительно медленно меняющегося внешнего поля Н в материалетороидальной формы. В области I увеличение намагниченности происходит в основном за счёт роста объема доменов, вектор намагниченности которых совпадает с направлением поля H. В области II намагниченность увеличивается благодаря повороту векторов намагниченности доменов, “невыгодно” расположенных относительно поля Н. Область III – область технического насыщения.

Нелинейная связь J и Н является характерной чертой ферромагнетиков, что предопределяет нелинейность зависимости В= f(Н), которая для ферромагнетиков имеет вид петли гистерезиса. Для представленной предельной петли гистерезиса отмечают характерные точки:

+Вz и –Вz – остаточная индукция;

+Нс и –Нс – коэрцитивная сила;

+Вs и –Вs – индукция насыщения.

 

H

B

+Hc

+BS

-BS

+Br

-Br

-Hc

 

Индукция насыщения, в отличие от намагниченности насыщения J_s, не остаётся постоянной при увеличении величины Н. Поэтому, отмечая величину В_s, следует оговориться, какому полю Н она соответствует. Обычно принимают В=В_s при Н=(4÷5)Нс.

Аналитическая зависимость B = (Н) приводится обычно лишь в самом общем виде. Переходя от векторной записи к скалярной (для одинаково ориентированных векторов ), имеем

Так как J = χН, можно записать

где µ _отн =1+ χ– относительная магнитная проницаемость – безразмерныйкоэффициент, мало отличающийся по физическому смыслу от коэффициента χ. Произведение обозначают через µ _абс – абсолютную магнитную проницаемость. Таким образом, в общем виде

Магнитная индукция интерпретируется замкнутыми кривыми – магнитными силовыми линиями, тогда как линии, интерпретирующие поле Н, могут начинаться или кончаться на границе двух сред (двух неоднородностей), где образуются полюсы. Наличие полюсов, например, на торцах тора, в котором прорезана щель, приводит к появлению размагничивающего поля H_p. В этом случае индукция B уменьшается. При известном коэффициенте размагничивания N_p (теоретически этот коэффициент получить сложно, так как он зависит от геометрической формы материала и его положения относительно поля Н; коэффициент N_p берётся из справочных таблиц).

В практических расчётах удобнее использовать коэффициент размагничивания по магнитной индукции . При известном коэффициентеN_pилиN_Bможно перестроить гистерезисную кривую B = f(Н) с учётом этого коэффициента.