Контрольная работа: Магнитная запись информации

1. Основы магнитной записи

Магнитная запись электрических сигналов основана на способности некоторых ферромагнитных материалов намагничиваться под действием внешнего магнитного поля и сохранять приобретенную намагниченность практически бесконечно долго. Материалы, обладающие таким свойством, называют магнитно-жесткими.

Процесс записи осуществляется следующим образом. Намагничивающее поле создаётся электромагнитом, по обмотке которого протекает ток, изменяющийся во времени по закону записываемого сигнала. Этот электромагнит является пишущим элементом, его называют записывающей головкой.

Конструкция головки такова, что её магнитное поле имеет минимальную протяженность в пространстве при необходимой величине напряженности магнитного поля Н.

В магнитном поле головки равномерно движется носитель – магнитная лента, диск или проволока. В каждый момент времени на участок носителя, находящийся в магнитном поле головки, действует магнитное поле, напряженность которого пропорциональна мгновенному значению тока в обмотке головки.

После выхода этого участка носителя из магнитного поля головки, участок сохраняет намагниченность, пропорциональную величине мгновенного значения тока. Так образуется магнитная сигналограмма.

При воспроизведении магнитная сигналограмма равномерно протягивается мимо электромагнита, который называют воспроизводящей головкой. Каждый участок намагниченного носителя создаёт в сердечнике воспроизводящей головки магнитный поток.

При движении носителя магнитный поток изменяется и его изменения создают в обмотке э.д.с., которая воспроизводит закон изменения записанного на носитель сигнала.

Рассмотрим теперь более детально процессы, происходящие при магнитной записи и воспроизведении информации. Прежде всего напомним некоторые понятия и уравнения физики, относящиеся к разделу «Магнитное поле».

2. Основные сведения о магнитных явлениях

Магнитное поле возникает при движении электрических зарядов. В микроскопическом смысле оно существует как результат движения электронов и других заряженных частиц.

Макроскопическое магнитное поле создаётся токами в проводниках или намагниченными материалами.

Магнитное поле в вакууме описывают векторами магнитной индукции и напряженности магнитного поля , которые связаны между собой соотношением:

, (1)

где - вектор магнитной индукции в Вб/м² (Тл),

- вектор напряженности магнитного поля в А/м,

Гн/м – магнитная постоянная.

Для описания магнитных полей в магнитных материалах вводят ещё вектор намагниченности , который измеряют в А/м. Тогда:

(2)

Намагниченность можно представить как:

, (3)

где - остаточная намагниченность,

- магнитная восприимчивость.

С учетом (1.3) выражение (1.2) можно переписать так:

, (4)

где - относительная магнитная проницаемость среды.

Произведение называют абсолютной магнитной проницаемостью среды. В общем случае магнитная восприимчивость и, следовательно, и не являются постоянными величинами, а зависят от напряженности магнитного поля , т.е. зависимость и от - нелинейная. Графики зависимости называют кривыми намагничивания материала. Примерный вид кривых намагничивания показан на рис. 1.

Размагниченный материал намагничивается по кривой 1, которую называют кривой начального намагничивания. При увеличении напряженности намагничивающего поля намагниченность приближается к значению -намагниченности насыщения.

Если теперь уменьшать напряженность магнитного поля , то намагниченность материала будет изменяться по кривой 2. При значении напряженности поля намагниченность материала будет отличаться от 0. Это значение намагниченности материала называют остаточной намагниченностью и обозначают .