CAPITOLO III
MAGNETISMO ELEMENTARE

Momenti magnetici

L'ipotesi dei momenti magnetici

I salti di Barkhausen

L'origine fisica dei domini

L'anisotropia magnetocristallina

L'energia di anisotropia

Posti reticolari vacanti o atomi di impurità

L'anisotropia magnetocristallina

L'energia necessaria alla formazione dei domini di chiusura è essenzialmente determinata dall'anisotropia del cristallo, cioè l'energia associata con la magnetizzazione dipende dalla direzione secondo la quale è applicata la forza magnetizzante. Per esempio si vede dalla fig. 17 la dipendenza dalla magnetizzazione della direzione del campo applicato per un monocristallo di ferro che ha struttura cubica: la direzione parallela agli spigoli [100] è una direzione preferenziale.

L'anisotropia magnetocristallina deriva dall'accoppiamento tra lo spin e il momento orbitale dell'elettrone; le proprietà direzionali dell'orbita elettronica sono strettamente connesse con la struttura cristallina, da ciò deriva che gli assi di facile magnetizzazione sono in stretto legame con essa.

Consideriamo un materiale a struttura esagonale (per esempio Co metallico o ferriti tipo M, W, Y), sia q l'angolo tra la magnetizzazione I e l’asse cristallografico c. L’energia in funzione di q è data in prima approssimazione da:

E_an =K sen² q

se K è positivo (come per il Co a temperatura ambiente e per le ferriti M e Y) la direzione di magnetizzazione facile è l’asse c; se invece K è negativo tale direzione è su nn piano ortogonale a c (ferriti Y).

In un materiale a struttura cubica (per esempio Fe o Ni) l’espressione è la seguente:

E_an = K (a₁²a₂² + a₁²a₃² + a₂²a₃²)

in cui a₁, a₂, a₃ sono i coseni direttori del vettore magnetizzazione rispetto agli assi del cubo. Qui se K è positivo il minimo dell’energia si ha per le direzioni [100] perché il minimo si ha quando l’espressione tra parentesi è minima, in questo caso zero; se K è negativo il minimo si ha quando invece ha il valore massimo (a₁ = a₂ = a₃ =1) cioè le direzioni facili sono [111].