Histereza magnetyczna
Zjawisko gęstości strumienia B opóźniające się za siłą magnesowania H w materiale magnetycznym jest znane jako Histereza magnetyczna. Słowo histereza pochodzi od greckiegosłowo Hysterein oznacza opóźnienie. Innymi słowy, gdy materiał magnetyczny jest namagnesowany najpierw w jednym kierunku, a następnie w innym kierunku, kończąc jeden cykl magnetyzacji, okazuje się, że gęstość strumienia B pozostaje w tyle za zastosowaną siłą magnetyzacji H.
Istnieją różne rodzaje materiałów magnetycznychtakie jak materiały paramagnetyczne, diamagnetyczne, ferromagnetyczne, ferromagnetyczne i antyferromagnetyczne. Materiały ferromagnetyczne są głównie odpowiedzialne za generowanie pętli histerezy.
Zawartość:
- Pozostały magnetyzm
- Siła przymusu
- Miękki materiał magnetyczny
- Twardy materiał magnetyczny
- Zastosowania histerezy magnetycznej
Dla zrozumienia zjawiska magnetycznegohistereza, należy rozważyć pierścień materiału magnetycznego nawiniętego równomiernie z solenoidem. Elektromagnes jest podłączony do źródła prądu stałego za pomocą odwracalnego przełącznika dwubiegunowego (D.P.D.T), jak pokazano na rysunku poniżej
Początkowo przełącznik znajduje się w pozycji 1. Zmniejszając wartość R wartość prądu w solenoidie zwiększa się stopniowo, powodując stopniowy wzrost natężenia pola H, gęstość strumienia również wzrasta, aż osiągnie punkt nasycenia a, a uzyskana krzywa jest oa. Nasycenie występuje, gdy przy zwiększaniu prądu moment dipolowy lub cząsteczki materiału magnesu ustawiają się w jednym kierunku.
Teraz zmniejszając prąd w solenoidie dozero siła magnesowania jest stopniowo zmniejszana do zera, ale wartość gęstości strumienia nie będzie równa zeru, ponieważ nadal ma wartość ob, gdy H = 0, więc uzyskana krzywa wynosi ab, jak pokazano na poniższym rysunku. Ta wartość ob strumienia gęstość wynika z resztkowego magnetyzmu.
Pętla histerezy
Pozostały magnetyzm
Wartość gęstości strumienia ob zachowana przez materiał magnetyczny jest nazywana magnetyzmem szczątkowym, a moc zatrzymywania jest znana jako retencjonalność materiału.
Teraz rozmagnesuj pierścień magnetycznypozycja przełącznika odwracalnego DPDT jest zmieniana na pozycję 2, a zatem kierunek przepływu prądu w solenoidie jest odwracany, co powoduje odwrotną siłę magnesowania H. Gdy H jest zwiększane w kierunku do tyłu, gęstość strumienia zaczyna spadać i staje się zerowa B = 0), a krzywa pokazana powyżej podąża ścieżką bc. Pozostały magnetyzm materiału jest usuwany przez zastosowanie siły magnesującej znanej jako siła koercyjna w przeciwnym kierunku.
Siła przymusu
Wywoływana jest wartość siły magnesowania oc wymagana do wymazania resztkowego magnetyzmu ob Siła przymusu kolor różowy na krzywej histerezy pokazanej powyżej.
Teraz, aby zakończyć pętlę histerezysiła magnesowania H jest dalej zwiększana w kierunku do tyłu, aż osiągnie punkt nasycenia d, ale w kierunku ujemnym krzywa śledzi ścieżkę cd. Wartość H jest zredukowana do zera H = 0, a krzywa uzyskuje ścieżkę de, gdzie o jest magnetyzmem resztkowym, gdy krzywa jest w kierunku ujemnym.
Położenie przełącznika zmienia się ponownie na 1z pozycji 2 i prąd w solenoidzie jest ponownie zwiększany, jak to miało miejsce w procesie namagnesowania i dzięki temu H jest zwiększane w dodatnim kierunku, śledząc ścieżkę jako efa, i ostatecznie pętla histerezy jest zakończona. Na krzywej ponownie znajduje się siła magnesująca, znana również jako siła koercji wymagana do usunięcia resztkowego magnetyzmu oe.
Tutaj całkowita siła przymusu wymagana do wycieraniawyłączony magnetyzm resztkowy w jednym pełnym cyklu jest oznaczony przez cf. Z powyższej dyskusji jasno wynika, że gęstość strumienia B zawsze pozostaje w tyle za siłą magnesowania H. Stąd pętla „Abcdefa” nazywa się Pętla histerezy magnetycznej lub Krzywa histerezy.
Histereza magnetyczna powoduje rozpraszaniezmarnowana energia w postaci ciepła. Strata energii jest proporcjonalna do pola pętli histerezy magnetycznej. Głównie są dwa rodzaje materiału magnetycznego, miękki materiał magnetyczny i twardy materiał magnetyczny.
Miękki materiał magnetyczny
Miękki materiał magnetyczny ma wąską pętlę histerezy magnetycznej, jak pokazano na poniższym rysunku, który ma niewielką ilość rozproszonej energii. Składają się z materiału takiego jak żelazo, stal krzemowa itp.
Pętla z miękkiego materiału magnetycznego
- Jest używany w urządzeniach wymagających zmiennego pola magnetycznego.
- Ma niską koercję
- Niskie namagnesowanie
- Niska retencja
Twardy materiał magnetyczny ma szerszą pętlę histerezy, jak pokazano na poniższym rysunku, i powoduje znaczne rozproszenie energii, a proces demagnetyzacji jest trudniejszy do osiągnięcia.
Pętla twardego materiału magnetycznego
- Ma wysoką retencję
- Wysoka koercja
- Wysokie nasycenie
Zastosowania histerezy magnetycznej
- Materiał magnetyczny o szerszej pętli histerezy jest używany w urządzeniach takich jak taśma magnetyczna, dysk twardy, karty kredytowe, nagrania audio, ponieważ jego pamięć nie jest łatwo wymazywana.
- Materiały magnetyczne o wąskiej pętli histerezy są używane jako elektromagnesy, solenoidy, transformatory i przekaźniki, które wymagają minimalnego rozpraszania energii.
