У пачатку раздзела мы казалі, што магнітная запіс гуку заснавана на здольнасці некаторых матэрыялаў намагнічваюцца, праходзячы праз магнітнае поле, і захоўваць намагнічаныя стан пасля выхаду з гэтага магнітнага поля. Мы распавядалі і пра тое, што найбольш прыдатны для гэтай мэты матэрыял - вокіс жалеза, дакладней, яго гама-окисел.

Фізічныя працэсы, якія адбываюцца пры магнітнай запісу гуку, дастаткова складаныя. Каб іх растлумачыць, нам давялося б паглыбіцца ў сучасную тэорыю будынка атама, у даволі складаныя працэсы, што адбываюцца ў рэчыве пры змене яго магнітнага стану. Аднак без некаторых тлумачэнняў усё ж не абысціся. Таму дамо іх у самым простым выглядзе і ў сціснутай форме.

У магнітнай запісу гуку шырока выкарыстоўваюць ферамагнітныя матэрыялы. Яны адрозніваюцца ад іншых матэрыялаў здольнасцю моцна намагнічваюцца нават у слабых магнітных палях. Ферамагнітныя матэрыялы ўмоўна можна падзяліць на магнитномягкие і магнитнотвердые. Да першых адносяць электратэхнічныя сталі, сплавы пермаллой, викалой і іншыя матэрыялы, а да другіх - сплавы і парашкі для вырабу пастаянных магнітаў і носьбітаў запісу (магнітных стужак).

Пад уздзеяннем вонкавага магнітнага поля, магнітнае стан ферамагнітнага матэрыялу можа змяняцца, то ёсць змяняецца яго намагнічанасць. Залежнасць намагнічанасць ферамагнітнага матэрыялу ад напружанасці ўздзейнічае на яго вонкавага магнітнага поля можна ўявіць петлеобразной крывой, паказанай на малюнку. Такую крывую называюць пятлёй гістарэзісу.

Мал. 9. Пятля гістарэзісу паказвае залежнасць намагнічанасць ферамагнітнага матэрыялу ад напружанасці ўздзейнічае на яго вонкавага магнітнага поля. Па пятлі гістарэзісу можна вызначыць максімальную рэшткавую намагнічанасць J макс, коэрцитивную сілу J0 дадзенага мацюкала і іншыя яго магнітныя ўласцівасці.

Калі б мы з вамі ўзялі ўзор цалкам размагниченного ферамагнітнага матэрыялу і пачалі ўздзейнічаць на яго вонкавым магнітным полем, то з дапамогай вымяральных прыбораў змаглі б зафіксаваць наступную карціну. У пачатковы момант, калі напружанне вонкавага магнітнага поля (пазначым яго лацінскай літарай Н) роўна нулю, намагнічанасць ўзору (пазначым яе літарай J) таксама будзе роўная нулю. Па меры павелічэння знешняга магнітнага поля будзе расці і намагнічанасць ўзору, прычым гэты рост будзе назірацца да тых часоў, пакуль пры нейкім значэнні вонкавага магнітнага поля (назавем яго Нмакс) намагнічанасць ўзору павялічвацца больш не будзе (гэтую кропку пазначым +J макс). Разгледжаны намі працэс намаляваны на малюнку крывой I, званай крывой пачатковага намагнічвання.

Цяпер, калі намагнічанасць ўзору застаецца на нязменным узроўні (хоць, строга кажучы, яна ўвесь час павялічваецца, але павялічваецца настолькі нязначна, што гэты прырост намагнічанасць можна не прымаць пад увагу), пачнем змяншаць напружанасць вонкавага магнітнага поля. Пры гэтым прыборы пакажуць, што намагнічанасць ўзору будзе змяняцца зусім інакш, чым гэта мела месца падчас намагнічвання. Калі ж напружанасць вонкавага магнітнага поля будзе зведзена да нуля, ўзор будзе валодаць яшчэ які-то намагнічанасцю, званай рэшткавым і пазначанай на малюнку кропкай +Jr макс (крывая II). Адрозненне змены намагнічанасць ўзору пры памяншэнні напружанасці вонкавага магнітнага поля ад крывой пачатковага намагнічвання і носіць назву магнітнага гістарэзісу. Працягнем вопыт з узорам.

Давёўшы напружанасць вонкавага магнітнага поля да нуля, зменім яго палярнасць і зноў пачнём павялічваць да значэння - Н макс, роўнага па абсалютнай велічыні +Нмакс. Пры гэтым прыборы адзначаць, што намагнічанасць ўзору спачатку стане роўнай нулю (кропка - J0), а затым будзе змяняцца да тых часоў, пакуль у кропцы - Нмакс, не дасягне велічыні - J макс, колькасна роўнай +J макс. Калі ж цяпер зноў змяншаць напружанасць вонкавага магнітнага поля да нуля, памяняць яго палярнасць і зноў павялічваць да значэння +Н макс, крывая намагнічанасць ўзору пройдзе праз кропкі - Jr макс, +J0 і дасягне кропкі + Н макс (крывая III).

Такім чынам, на працягу поўнага цыклу намагнічвання, калі напружанасць вонкавага магнітнага поля змяняецца ў межах +Н макс... Н0... - Н макс... Н0... + Н макс, характар змены намагнічанасць ўзору выкажацца замкнёнай крывой, якая праходзіць праз кропкі +J макс... + Jr макс... - J0... - J макс... - Jr макс... + J0... +J макс. Гэтая крывая і носіць назву завесы гістарэзісу.

Разгледжаную намі крывую змены намагнічанасць ўзору ў залежнасці ад напружанасці вонкавага магнітнага поля можна назваць яшчэ пятлёй гістарэзісу па намагнічанасць. Яна мае дзве характэрныя кропкі. Аб адной з іх - кропцы +Jr макс, якая адпавядае максімальнаму значэнню рэшткавага намагнічвання,- мы ўжо казалі. Іншую кропку - J0 - прынята называць затрымлівалай або коэрцитивной сілай дадзенага рэчывы або матэрыялу. Велічыні рэшткавым намагнічанасць і коэрцитивной сілы з'яўляюцца характэрнымі параметрамі для ўсіх ферамагнітных матэрыялаў, і ў прыватнасці для носьбіта магнітнай запісу - магнітнай стужкі.

Цяпер, ведаючы пятлю гістарэзісу і дзве яе характэрныя пункту, удакладнім асаблівасці ферамагнітнага матэрыялу. Магнітна-цвёрдыя матэрыялы маюць вялікую коэрцитивную сілу і адпаведна шырокую пятлю гістарэзісу. Іх характэрная асаблівасць - малая магнітная ўспрымальнасць і вялікая сталасць магнітных уласцівасцяў. Магнитномягкие матэрыялы, наадварот, маюць малую коэрцитивную сілу і вузкую пятлю гістарэзісу, але валодаюць значнай магнітнай пранікальнасцю, а магнітнае насычэнне ў іх надыходзіць пры нязначнай напружанасці вонкавага магнітнага поля. Такія матэрыялы ўжываюць для вырабу стрыжняў трансфарматараў, магнітных галовак і да т. п. Для параўнання завесы гістарэзісу для магнитнотвердых і магнитномягких матэрыялаў паказаны на малюнку.

Мал. 11. Характарыстыка рэшткавым намагнічанасць паказвае велічыню магнітнага патоку, хто застаўся ў матэрыяле пасля ўздзеяння на яго вонкавага магнітнага поля.

Акрамя гэтага, ферамагнітныя матэрыялы характарызуюцца адноснай магнітнай пранікальнасцю. м значна большай адзінкі, прычым велічыня адноснай магнітнай пранікальнасці залежыць ад напружанасці магнітнага поля. Да гэтага варта дадаць, што працэсы намагнічвання могуць быць як зварачальныя, так і незваротныя. Пры зварачальных працэсах памяншэнне ўздзеяння вонкавага магнітнага поля ад некаторага значэння да нуля выклікае аднаўленне першапачатковага стану ферамагнітнага матэрыялу, напрыклад размагниченного. Пры незваротных працэсах памяншэнне вонкавага магнітнага поля да нуля не прыводзіць да аднаўлення першапачатковага стану ферамагнітнага матэрыялу і выклікае толькі змена намагнічанасць. Магнітная запіс гуку адбываецца ў галіне незваротных працэсаў, а велічыня застаецца магнітнага патоку мае найбольшае значэнне для выкарыстання магнітнай стужкі ў якасці носьбіта запісу. На мал. 11 паказана тыповая крывая рэшткавага магнітнага патоку сучасных магнітных стужак. Прыведзеная крывая паказвае перш за ўсё, што пры малых значэннях напружанасці магнітнага поля рэшткавы магнітны паток стужкі вельмі малы. Пры гэтым намагничивание адбываецца ў асноўным у вобласці зварачальных працэсаў. Далей -варта лінейны ўчастак, працягласць якога для розных стужак розная. У сярэдзіне прамалінейнага ўчастка знаходзіцца кропка М' перагіну крывой рэшткавым намагнічанасць. Пераход да стану насычэння носіць прыкладна такі ж характар, як у крывой пачатковага намагнічвання. Кропка Н" перагіну адпавядае напружанасці поля, якая перавышае велічыню коэрцитивной сілы.

Вось мы і пачалі размову непасрэдна аб магнітных стужках - асноўных носьбітах магнітнай запісу гуку.

Чаму асноўных? Ды таму, што, акрамя магнітнай стужкі, для запісу выкарыстоўваюць дрот, магнітныя дыскі, лісты і так званыя «абшэўкі». Праўда, выкарыстоўваюць іх толькі ў спецыяльнай апаратуры - диктофонах, тэлефонных адказніках і да т. п.

Перш чым перайсці да аповяду аб параметрах магнітнай стужкі, неабходна хаця б коратка спыніцца на іх прыладзе. Распавядаючы пра гісторыю з'яўлення магнітных стужак, мы згадвалі аб тым, што ўпершыню была прапанавана магнітная стужка, якая складаецца з асновы і нанесенай на гэтую аснову працоўнага пласта, у які ўваходзілі магнітны парашок і злучныя рэчывы. Такая магнітная стужка атрымала назву двухслаёвай, і ў цяперашні час мы ёй паўсюдна карыстаемся. У саракавых - пяцідзесятых гадах замежныя фірмы спрабавалі стварыць аднаслаёвыя або, як іх яшчэ называлі, суцэльныя магнітныя стужкі. Такія стужкі складаліся з полихлорвинила, якая складае як бы аснову стужкі, і раўнамерна размеркаванага ў ім ферамагнітнага парашка. Аднаслаёвыя стужкі, якія мелі таўшчыню каля 50 мкм, не знайшлі распаўсюджвання галоўным чынам з-за дрэнных электроакустических уласцівасцяў, выкліканых малой аб'ёмнай канцэнтрацыяй магнітнага парашка. Спроба павялічыць аб'ёмную канцэнтрацыю магнітнага парашка прывяла да памяншэння трываласці стужкі, Таму суцэльныя стужкі ў цяперашні час не вырабляюць, хоць у той час было выпушчана некалькі тыпаў такіх стужак.

Знаёмая нам магнітная стужка з'яўляецца двухслаёвай, дзе на пластмасавую аснову нанесены працоўны пласт ферамагнітнага парашка. Да нядаўняга часу ў якасці матэрыялу асновы ўжывалі толькі диацетилцеллюлозу (ДАЦ), триацетилцеллюлозу (ТАЦ) або полівінілхларыду (ПВХ). Айчынныя магнітныя стужкі тыпаў 2 і 6 выпускаліся на дыяцэтыл - і триацетилцеллюлозной аснове. У цяперашні час шырокае распаўсюджванне атрымала аснова з полиэтилентерефтолата (ПЭ), званага у нас лаўсанам. На гэтай аснове выпускаюцца айчынныя магнітныя стужкі тыпаў 10, А 4402-6 і А 4407-6Б. У іншых краінах полиэтилентерефтолат мае іншыя назвы. Напрыклад, у ЗША яго называюць майларом, у ФРГ - хостафан, у Англіі - милайнекс, у Францыі - терфан і г. д.

Мал. 12. Двухслаёвая магнітная стужка складаецца з асновы і нанесенай на яе ферамагнітнага пласта.

Калі диацетилцеллюлозная аснова ўжываецца ў асноўным для вырабу магнітных стужак таўшчынёй 55 і 37 мкм, то триацетилцеллюлозную або поливинилхлоридную аснову выкарыстоўваюць яшчэ і для вырабу магнітнай стужкі таўшчынёй 27 мкм. Полиэтилентерефтолатную аснову ўжываюць пры вырабе магнітных стужак таўшчынёй 37, 27, 18 і 12 мкм. Такім чынам, магнітная стужка, у залежнасці ад матэрыялу асновы можа мець агульную таўшчыню 55, 37, 27, 18 або 12 мкм. Па часе гучання магнітную стужку таўшчынёй 55 мкм называюць адзінарнай, таўшчынёй 37 мкм - паўтарачнай, 27 мкм - двайны, 18 мкм - патройны і 12 мкм - чацвярны. У практычнай дзейнасці магнітную стужку таўшчынёй 55 мкм называюць звычайнай, таўшчынёй 37 мкм - доўгайграючы, а таўшчынёй 27 мкм - сверхдолгоиграющей. Для больш тонкіх магнітных стужак падыходнага эпітэта пакуль яшчэ не знайшлі, і іх таксама называюць сверхдолгоиграющими. У цяперашні час маюцца дадзеныя аб распрацоўцы і пачатку прамысловага вырабу магнітнай стужкі таўшчынёй 9 мкм, а таксама аб распрацоўцы магнітнай стужкі з рабочым пластом з металічных сплаваў, якія наносяцца на аснову метадам распылення ў вакууме або хімічным і электрахімічным спосабамі.

Працоўны пласт магнітных стужак уяўляе сабой парашок гама-вокісла жалеза (л х Fe2O3) або железокобальтовый ферыт (З х Fe2O3). Не спыняючыся на спосабах атрымання парашка, пакажам толькі, што для вырабу айчынных магнітных стужак выкарыстоўваюць ферыт кобальту кубічнай формы з памерам каля 0,4 мкм (магнітная стужка тыпу 2) і гама-окисел жалеза ігольчастай формы з даўжынёй часціц каля 0,4 мкм і яе стаўленнем даўжыні да дыяметра, прыкладна, роўным тром (магнітныя стужкі тыпаў 6 і 10). Каб прадставіць сабе велічыню гэтых самых маленькіх магніцікаў, супастаўце, напрыклад, дыяметр гэтага магніцікі з дыяметрам чалавечага воласа. Дыяметр чалавечага воласа амаль у пяцьдзясят разоў больш дыяметра часціцы гама-вокісла жалеза ігольчастай формы. Вось з якімі велічынямі прыходзіцца мець справу пры вырабе магнітнай стужкі.

Для бытавой магнітнай запісу гуку выкарыстоўваюць магнітныя стужкі двух памераў па шырыні: 6,25 і 3,81 мм. Першая з іх прызначана для працы ў катушечных магнітафона, а другая - у касетных.

Чым выкліканыя такія памеры магнітных стужак і ці не прасцей было б зрабіць іх кратнымі цэлым дням?

Памеры магнітных стужак склаліся гістарычна і звязаныя з цалевай сістэмай мер. Так, першыя магнітныя стужкі мелі шырыню 6,35 мм, што адпавядае адной чвэрці (0,25) цалі, але ў далейшым гэты памер быў зменены на 6,25 мм, што звязана з сістэмай допускаў на гэты памер. Шырыня іншы магнітнай стужкі - 3,81 мм - роўная 0,15 цалі.

У залежнасці ад агульнай таўшчыні магнітнай стужкі вагаецца і таўшчыня яе працоўнага пласта. Так, пры агульнай таўшчыні магнітнай стужкі ў 55 мкм таўшчыня працоўнага пласта можа быць ад 11 да 16 мкм, а ў магнітнай стужкі таўшчынёй 18 мкм працоўны пласт складае ўсяго 5 - 6 мкм.

Вы, відавочна, звярнулі ўвагу на абазначэнне магнітных стужак, складзенае з літар і лічбаў. Гэта новы код, які паказвае некаторыя характарыстыкі магнітнай стужкі. Пазнаёмімся з ім.

Пазначэнне канкрэтнага тыпу магнітнай стужкі павінна складацца з пяці элементаў.

Першы элемент - літарны індэкс, які пазначае асноўны або пераважнае прызначэнне магнітнай стужкі. Напрыклад, А індэкс паказвае, што магнітная стужка прызначана для запісу гуку, індэкс Т - для відэазапісу.

Другі элемент - лічбавы індэкс, паказвае матэрыял асновы магнітнай стужкі. Тут пазначаецца лічбай 2 диацетилцеллюлоза, лічбай 3 - триацетилцеллюлоза і лічбай 4 - полиэтилентерефтолат (лаўсан).

Трэці элемент - лічбавы індэкс, акруглена які паказвае агульную таўшчыню магнітнай стужкі. Так, лічбай 2 пазначаецца магнітная стужка таўшчынёй 18 мкм, лічбай 3 - таўшчынёй 27 мкм, лічбай 4 - таўшчынёй 37 мкм і лічбай 6 - таўшчынёй 55 мкм.

Чацвёрты элемент складаецца з двух лічбаў і паказвае парадкавы нумар распрацоўкі магнітнай стужкі.

Пяты элемент таксама лічбавы. Ён аддзяляецца ад астатніх элементаў злучком і акруглена паказвае шырыню магнітнай стужкі ў міліметрах.

Пасля пятага элемента можа стаяць літарны індэкс, які паказвае вобласць выкарыстання магнітнай стужкі. Тут пазначаецца літарай Б магнітная стужка для бытавых магнітафонаў, літарай Р - для радыёвяшчання і г. д.

Якая выпускалася раней магнітная стужка тыпу 6 на диацетилцеллюлозной аснове па новым кодзе мае пазначэнне А 2602-6, магнітная стужка тыпу 10 на полиэтилентерефтолатной аснове - А 4402-6, а магнітная стужка для касетных магнітафонаў А 4203-3. Новая магнітная стужка для катушечных магнітафонаў атрымала найменне А 4407-6Б.

Магнітная стужка з'яўляецца носьбітам магнітнай запісу гуку, то ёсць тым матэрыялам, які, праходзячы праз магнітнае поле, намагнічваецца і захоўвае потым сваё намагнічаныя стан пасля выхаду з магнітнага поля. Але каб носьбіт магнітнай запісу намагничивался, трэба стварыць магнітнае поле пэўнай велічыні і напрамкі.

Чым жа стварыць гэтак неабходную нам магнітнае поле? Для гэтага ва ўсіх магнітафона ўжываюць так званыя магнітныя галоўкі. Разгледзім спачатку іх прылада і вызначым прызначэнне.

Мал. 13. Кальцавая магнітная галоўка складаецца з двух полуколец 1 і 2, якія ўтвараюць стрыжань, на кожным з якіх змешчана абмотка 3. Паўкола злучаныя паміж сабой і сцягнутыя накладкамі 5. У пярэдняй часткі галоўкі паміж паловамі стрыжня ўстаўлена диамагнитная пракладка 4, якая ўтварае працоўны зазор.

Магнітную галоўку магнітафона правільней было б называць электрамагнітнай, так як у рэчаіснасці яна ўяўляе сабой электрамагніт. Як кожны электрамагніт, галоўка мае стрыжань з магнитномягкого матэрыялу і размешчаную на ім абмотку. Пры прапусканні праз абмотку пераменнага току стрыжань галоўкі намагнічваецца. Аднак, каб магнітныя сілавыя лініі не замыкаліся ў стрыжні і выходзілі вонкі, стрыжань разрываюць, то ёсць робяць у ім так званы працоўны зазор, які яшчэ называюць паветраным. Такім чынам, мы ўсталявалі, што магнітная галоўка ўяўляе сабой стрыжань з рабочым зазорам і наматанай на ім абмоткай. Разгледзім больш падрабязна прылада магнітных галовак і іх прызначэнне.

Мы ўжо казалі, што адным з «эпахальных» з'яў у развіцці магнітнай запісу гуку стала з'яўленне кальцавой магнітнай галоўкі, якая дазволіла рэзка палепшыць якасць запісаў. Знешні выгляд і прылада такой магнітнай галоўкі, якую называюць часам тараідальнай, паказаны на малюнку. Яна складаецца з наборнага стрыжня ў выглядзе двух полуколец. Пласціны стрыжня звычайна вырабляюць з пермаллоя таўшчынёй 0,1 - 0,2 мм. На кожнае паўкола наматаная шпулька, якая ўяўляе сабой палову абмоткі. Абедзве паловы стрыжня шчыльна сцягнутыя паміж сабой і замацаваны паміж верхняй і ніжняй накладкамі шрубамі. У рабочай частцы стрыжань зроблены утоненным, як бы ўтвараюць «носік». Тут пры зборцы магнітнай галоўкі ўсталёўваюць немагнитную пракладку, ўтварае працоўны зазор ў стрыжні галоўкі. Пасля зборкі паверхню стрыжня ў працоўнага зазору старанна шліфуецца або нават паліруецца, каб магнітная стужка як мага лепш прылягала да сердечнику галоўкі.

У сучасных малагабарытных магнітных галоўках захаваны той жа прынцып прылады. Аднак стрыжань робяць не круглым, а прастакутным. Такія галоўкі маюць шмат варыянтаў выканання, якія адрозніваюцца адзін ад аднаго канструктыўнымі, тэхналагічнымі і эканамічнымі характарыстыкамі. Апошняя акалічнасць мае немалаважнае значэнне пры канструяванні бытавых магнітафонаў. Таму ў бытавой апаратуры магнітнай запісу гуку ўжываюць яшчэ і так званыя пялёсткавыя магнітныя галоўкі. Стрыжань такіх галовак звычайна складаецца з двух пласцін, вырабленых з пермаллоя таўшчынёй 0,3 - 0,4 мм. Па параметрах пялёсткавыя магнітныя галоўкі некалькі саступаюць магнітным головкам з наборным стрыжнем. Але прастата канструкцыі і тэхналагічнасць такіх галовак з'яўляюцца прычынамі, з-за якіх іх да гэтага часу ўжываюць у бытавых магнітафона як у нас у краіне, так і за мяжой.

У залежнасці ад колькасці віткоў у шпульцы і дыяметра які ўжываецца для намоткі драты магнітныя галоўкі падзяляюць на высокоомные і низкоомные. Высокоомные магнітныя галоўкі звычайна выкарыстоўваюць у апаратуры, якая працуе на радиолампах. У малагабарытнай апаратуры, дзе электрычная схема пабудавана на транзістарах, выкарыстоўваюць звычайна толькі низкоомные галоўкі. Такія ж магнітныя галоўкі ўжываюць і ў прафесійнай апаратуры, але тут ўзгадненне магнітнай галоўкі з электрычнай часткай магнітафона вырабляюць пры дапамозе спецыяльнага трансфарматара.

Магнітныя галоўкі адрозніваюць яшчэ па выконваемых імі ў магнітафоне функцый. Тут адрозніваюць записывающую, падтрымлівае прайграваюць і стирающую магнітныя галоўкі. У бытавой апаратуры магнітнай запісу гуку з мэтай спрашчэння і патаннення канструкцыі апаратуры замест запісвае і якая прайгравае магнітных галовак ўжываюць адну камбінаваную магнітную галоўку, якую ў гэтым выпадку называюць універсальнай. У канструктыўным дачыненні да універсальная магнітная галоўка з'яўляецца кампрамісам паміж запісвае і якая прайгравае магнітнымі галоўкамі. Часам у такіх магнітных галовак робяць дзве асобныя абмоткі, адна з якіх працуе пры запісу гуку, а іншая - пры яго прайграванні, або ад часткі віткоў абмоткі робяць адвод. Тады усю абмотку выкарыстоўваюць пры прайграванні гуку, а яе частка - пры запісе гуку.

Стрыжань што сціраюць магнітных галовак ў цяперашні час вырабляюць амаль выключна з ферыту. Тлумачыцца гэта тым, што пры стрыжні з ферыту памяншаюцца страты на віхравыя токі, а адсюль памяншаецца і агульная магутнасць, спажываная стирающей магнітнай галоўкай ад крыніцы току. Адначасова можа быць паменшаны і ток высокачашчыннага подмагничивания у записывающей магнітнай галоўкі. У цяперашні час з'явіліся якія прайграваюць, запісваюць і універсальныя магнітныя галоўкі з стрыжнем з монакрышталя ферыту, але шырокага распаўсюджвання яны пакуль не атрымалі з-за складанасці вырабу ферыту з патрэбнымі параметрамі. Магнітныя галоўкі з стрыжнем з монакрышталя ферыту больш стойкі, і іх тэрмін службы ў 3 - 5 разоў больш тэрміну службы звычайных магнітных галовак. Таму такія галоўкі атрымалі назву «вечных».