Основные физические закономерности

Магнитное поле в воздухе или в вакууме определяется одним из векторов В→ или Н→:

где В - индукция; H - напряженность магнитного поля; μ_o - магнитная постоянная (μ_o = 4π · 10^-7 Гн/м).

Индукция в материале, способном намагничиваться, определяется двумя векторами: индукцией в вакууме и индукцией, возникшей в результате магнитной поляризации элементарных объемов материала:

где μ_oМ - слагаемая индукции, обусловленная поляризацией. М→ - дипольный магнитный момент элементарного объема материала (намагниченность).

Намагниченность возникает под действием напряженности поля и является функцией напряженности:

где М→_o - остаточная предшествующая намагниченность; χ - коэффициент магнитной восприимчивости; χН→ - добавочная намагниченность, созданная полем Н→.

Магнитный поток, падающий или исходящий с поверхности площадью S под углом а, будет равен

Результатом процесса записи является создание остаточного магнитного потока носителя Ф_r (x). Здесь x - координата носителя в направлении записи х, связанная с текущим временем t соотношением

(3.1)

где v₃- скорость записи (скорость движения ленты).

При записи гармонического колебания с частотой f образуется остаточный магнитный поток

(3.2)

где Ф_r0 - амплитудное значение остаточного магнитного потока; χ - длина волны записи.

Длиной волны записи называется расстояние между началом и концом участка дорожки записи, соответствующего одному циклу записанного гармонического колебания. Длина волны записанного на пленке сигнала зависит от частоты сигнала и скорости движения ленты и определяется по формуле

(3.3)

где Т - период гармонического колебания.

При скорости движения ленты в кассетном магнитофоне 4,76 см/с и верхней частоте звукового сигнала 14-16 кГц минимальная длина волны записи получается равной 3,0 - 3,5 мкм. При этом зазор магнитной головки для воспроизведения должен быть не более половины длины волны. С другой стороны, материал магнитного слоя носителя должен обеспечить существование областей с противоположной намагниченностью на расстоянии меньше двух микрометров, не допуская их взаимного размагничивания. Эти параметры определяют плотность записи, которая характеризует количество информации, приходящейся на единицу длины или площади носителя.

Если при движении носителя ток записи изменяется синусоидально

(3.4)

то изменение намагниченности по длине носителя также будет синусоидальным. Синусоидальное изменение намагниченности носителя определяется выражением:

(3.5)

где М_m - амплитуда намагниченности; 2π/λ - пространственная круговая частота.

Из синусоидально намагниченного носителя во внешнее пространство выходит магнитный поток

(3.6)

который, взаимодействуя с головкой воспроизведения, создает выходной сигнал системы магнитной записи.

Магнитный поток, являясь интегральной характеристикой магнитного поля, зависит от ширины дорожки записи b. В качестве критерия отдачи магнитного носителя записи применяют величину остаточного потока на единицу поверхности носителя или поверхностную индукцию носителя

(3.7)

где В_у - перпендикулярная составляющая индукции на поверхности носителя (поверхностная индукция); ds = bdx - элементарный участок рабочей поверхности носителя.

При записанном синусоидальном сигнале внешний магнитный поток описывается выражением (3.6) и поверхностная индукция равна:

(3.8)

где В_ym = 1/b*2π/λ* Ф_m - амплитуда поверхностной индукции.

Характер взаимосвязи между внешним потоком и поверхностной индукцией, определяемый выражениями (3.6) и (3.8), обуславливает фазовый сдвиг между ними на 90°. На рисунке 3.4 показано распределение внешнего потока и поверхностной индукции.

Рис. 3.4. Распределение внешнего магнитного потока и поверхностной индукции синусоидально намагниченного носителя