На початку розділу ми говорили, що магнітна запис звуку заснована на здатності деяких матеріалів намагнічуватися, проходячи через магнітне поле, і зберігати намагнічене стан після виходу з цього магнітного поля. Ми розповідали і про те, що найбільш підходящий для цієї мети матеріал - окис заліза, точніше, його гамма-оксид.

Фізичні процеси, що відбуваються при магнітного запису звуку, досить складні. Щоб їх пояснити, нам довелося б заглибитися в сучасну теорію будови атома, в досить складні процеси, що відбуваються в речовині при зміні його магнітного стану. Однак без деяких пояснень все ж не обійтися. Тому дамо їх у найпростішому вигляді і в стислій формі.

В магнітного запису звуку широко використовують феромагнітні матеріали. Вони відрізняються від інших матеріалів здатністю сильно намагнічуватися навіть у слабких магнітних полях. Феромагнітні матеріали умовно можна розділити на магнитномягкие і магнитнотвердые.До перших відносять електротехнічні сталі, сплави пермалой, викалой та інші матеріали, а до других - сплави, порошки для виготовлення постійних магнітів і носіїв запису (магнітних стрічок).

Під впливом зовнішнього магнітного поля магнітне стан феромагнітного матеріалу може бути змінена, тобто змінюється його намагніченість. Залежність намагніченості феромагнітного матеріалу від напруженості впливає на нього зовнішнього магнітного поля можна представити петлеподібною кривої, показаної на малюнку. Таку криву називають петлею гистерезиса.

Рис. 9. Петля гістерезису показує залежність намагнічування феромагнітного матеріалу від напруженості впливає на нього зовнішнього магнітного поля. По петлі гістерезису можна визначити максимальну залишкову намагніченість J макс, коерцитивну силу J0 даного матеріалу і інші його магнітні властивості.

Якщо б ми з вами взяли зразок повністю розмагніченого феромагнітного матеріалу і почали впливати на нього зовнішнім магнітним полем, то за допомогою вимірювальних приладів змогли б зафіксувати таку картину. У початковий момент, коли напруга зовнішнього магнітного поля (позначимо його латинською літерою Н) дорівнює нулю намагніченість зразка (позначимо її літерою J) також буде дорівнює нулю.По мірі збільшення зовнішнього магнітного поля буде рости і намагніченість зразка, причому це зростання буде спостерігатися до тих пір, поки при якомусь значенні зовнішнього магнітного поля (назвемо його +Нмакс) намагніченість зразка збільшуватися більше не буде (позначимо цю точку +J макс). Розглянутий нами процес зображений на малюнку кривий I, званої кривої початкового намагнічування.

Тепер, коли намагніченість зразка залишається на незмінному рівні (хоча, строго кажучи, вона весь час збільшується, але збільшується настільки незначно, що цей приріст намагніченості можна не брати до уваги), почнемо зменшувати напруженість зовнішнього магнітного поля. При цьому прилади покажуть, що намагніченість зразка буде змінюватися зовсім інакше, ніж це мало місце під час намагнічування.Коли ж напруженість зовнішнього магнітного поля буде зведена до нуля, зразок буде мати ще якийсь намагніченістю, званої залишкової і позначеної на малюнку точкою +Jr макс (крива II). Відмінність зміни намагніченості зразка при зменшенні напруженості зовнішнього магнітного поля від кривої початкового намагнічування і носить назву магнітного гистерезиса. Продовжимо досвід із зразком.

Довівши напруженість зовнішнього магнітного поля до нуля, змінимо його полярність і знову почнемо збільшувати до значення - Н макс, рівного за абсолютною величиною +Нмакс. При цьому прилади відзначать, що намагніченість зразка спершу стане рівною нулю (точка - J0), а потім буде змінюватися до тих пір, поки в точці - Нмакс, не досягне величини - J макс, чисельно дорівнює +J макс.Якщо ж тепер знову зменшувати напруженість зовнішнього магнітного поля до нуля, поміняти його полярність і знову збільшувати до значення +Н макс, крива намагніченості зразка пройде через точки - Jr макс, +J0 і досягне точки + Н макс (крива III).

Таким чином, протягом повного циклу намагнічування, коли напруженість зовнішнього магнітного поля змінюється в межах +Н макс... Н0... - Н макс... Н0... + Н макс, характер зміни намагніченості зразка виразиться замкнутої кривої, що проходить через точки +J макс... + Jr макс... - J 0... - J макс... - Jr макс... + J 0... +J макс. Ця крива і носить назву петлі гістерезису.

Розглянуту нами криву зміни намагніченості зразка в залежності від напруженості зовнішнього магнітного поля можна назвати ще петлею гістерезису по намагніченості. Вона має дві характерні точки. Про одну з них - якій точці +Jr макс, що відповідає максимальному значенню залишкового намагнічування,- ми вже говорили. Іншу точку - J0 - прийнято називати затримує або коерцитивною силою цієї речовини чи матеріалу.Величини залишкового намагнічування і коэрцитивной сили є характерними параметрами для всіх феромагнітних матеріалів, і зокрема для носія магнітного запису - магнітної стрічки.

Тепер, знаючи петлю гістерезису і дві її характерні точки, уточнимо особливості феромагнітного матеріалу. Магнітно-тверді матеріали мають велику коерцитивну силу і відповідно широку петлю гістерезису. Їх характерна особливість - мала магнітна сприйнятливість і велике сталість магнітних властивостей. Магнитномягкие матеріали, навпаки, мають малу коерцитивну силу і вузьку петлю гістерезиса, але володіють значною магнітною проникністю, а магнітне насичення у них настає при незначній напруженості зовнішнього магнітного поля.Такі матеріали застосовують для виготовлення сердечників трансформаторів, магнітних голівок і т. п. Для порівняння петлі гістерезису для магнитнотвердых і магнитномягких матеріалів показано на рисунку.

Рис. 11. Характеристика залишкової намагніченості показує величину магнітного потоку, який залишився в матеріалі після впливу на нього зовнішнього магнітного поля.

Крім цього, феромагнітні матеріали характеризуються відносною магнітною проникністю м значно більшої одиниці, причому величина відносної магнітної проникності залежить від напруженості магнітного поля. До цього слід додати, що процеси намагнічування можуть бути як оборотні, так і необоротні. При оборотних процесах зменшення впливу зовнішнього магнітного поля від деякого значення до нуля викликає відновлення початкового стану феромагнітного матеріалу, наприклад розмагніченого.При необоротних процесах зменшення зовнішнього магнітного поля до нуля не призводить до відновлення первісного стану феромагнітного матеріалу і викликає лише зміна намагніченості. Магнітний запис звуку відбувається в області необоротних процесів, а величина залишається магнітного потоку має найбільше значення для використання магнітної стрічки в якості носія запису. На рис. 11 показана типова крива залишкового магнітного потоку сучасних магнітних стрічок.Наведена крива показує насамперед, що при малих значеннях напруженості магнітного поля залишковий магнітний потік стрічки дуже малий. При цьому намагнічування відбувається в основному в області оборотних процесів. Далі -слід лінійний ділянку, протяжність якого для різних стрічок різна. В середині прямолінійного ділянки знаходиться точка М' перегину кривої залишкової намагніченості. Перехід до стану насичення носить приблизно такий же характер, як у кривій початкового намагнічування. Точка Н" перегину відповідає напруженості поля, перевищує величину коерцитивної сили.

Ось ми і почали розмову безпосередньо про магнітних стрічках - основних носіїв магнітного запису звуку.