Магнітний гістерезис

Явище густини потоку B, що відстає від сили намагнічування H в магнітному матеріалі, відомо як Магнітний гістерезис. Слово гістерезис походить від грецькогоСлово Гістерін означає відставати. Іншими словами, коли магнітний матеріал намагнічується спочатку в одному напрямку, а потім в іншому напрямку, завершуючи один цикл намагніченості, виявлено, що щільність потоку B відстає від прикладеної сили намагніченості H.

Існують різні типи магнітних матеріалівтакі як парамагнітні, діамагнітні, феромагнітні, феромагнітні та антиферомагнітні матеріали. Феромагнітні матеріали в основному відповідають за генерацію петлі гістерезису.

Коли магнітне поле в не застосовуєтьсяФеромагнітний матеріал поводиться як парамагнітний матеріал. Це означає, що на початковій стадії диполь феромагнітного матеріалу не вирівняний, вони розташовуються випадковим чином. Як тільки магнітне поле застосовано до феромагнітного матеріалу, його дипольні моменти узгоджуються в одному конкретному напрямку, як показано на малюнку вище, що призводить до набагато сильніше магнітного поля.

Зміст:

• Залишковий магнетизм
• Примусова сила
• М'який магнітний матеріал
• Твердий магнітний матеріал
• Застосування магнітного гістерезису

Для розуміння явища магнітногогістерезисом розглядають кільце магнітного матеріалу, рівномірно намотане соленоїдом. Соленоїд підключений до джерела постійного струму через двополюсний двосторонній (D.P.D.T) реверсивний перемикач, як показано на малюнку нижче

Спочатку перемикач знаходиться в положенні 1. Зменшуючи величину R, величина струму в соленоїді поступово зростає, що призводить до поступового збільшення напруженості поля H, щільність потоку також зростає до досягнення точки насичення a, а отримана крива - oa. Насичення відбувається, коли по збільшенню струму дипольний момент або молекули магнітного матеріалу вирівнюються в одному напрямку.

Тепер шляхом зменшення струму в соленоїді внульова сила намагнічування поступово зменшується до нуля, але величина щільності потоку не буде нульовою, оскільки вона все ще має значення ob при H = 0, тому отримана крива має ab, як показано на малюнку нижче. Щільність обумовлена ​​залишковим магнетизмом.

Залишковий магнетизм

Значення щільності потоку, що утримується магнітним матеріалом, називається залишковим магнетизмом, а потужність утримання відома як ретенційність матеріалу.

Тепер для розмагнічування магнітного кільцяположення реверсивного перемикача DPDT змінюється на положення 2 і, таким чином, напрямок потоку струму в соленоїді змінюється у зворотному напрямку, що призводить до зворотної сили намагнічування H. Коли H збільшується в зворотному напрямку, щільність потоку починає зменшуватися і стає нулем ( B = 0) і крива, показана вище, слідує за контуром bc. Залишковий магнетизм матеріалу видаляється шляхом застосування сили намагнічування, відомої як коерцитивна сила в протилежному напрямку.

Примусова сила

Називається величина сили намагнічування, необхідної для знищення залишкового магнетизму Примусова сила показана рожевим кольором на кривій гістерезису, показаної вище.

Тепер для завершення петлі гістерезисуСила намагнічування H додатково збільшується в зворотному напрямку, поки не досягне точки насичення d, але в негативному напрямку, крива простежує шлях cd. Величина H зводиться до нуля H = 0, а крива отримує шлях де, де oe - залишковий магнетизм, коли крива знаходиться в негативному напрямку.

Положення перемикача знову змінено на 1З положення 2 і струму в соленоїді знову збільшується, як це зроблено в процесі намагнічування і завдяки цьому H збільшується в позитивному напрямку, простежуючи шлях як efa, і, нарешті, петля гістерезису завершується. У кривій знову йде сила намагнічування, також відома як коерцитивна сила, необхідна для видалення залишкового магнетизму oe.

Тут загальна коерцитивна сила, необхідна для протираннявід залишкового магнетизму в один повний цикл позначають пор. З наведеного вище обговорення ясно, що щільність потоку B завжди відстає від сили намагнічування H. Звідси й цикл "Abcdefa" називається Магнітна петля гістерезису або Крива гістерезису.

Магнітний гістерезис призводить до розсіюваннявитрачається енергія у вигляді тепла. Витрачена енергія пропорційна площі петлі магнітного гістерезису. Головним чином існують два типи магнітного матеріалу, м'який магнітний матеріал і жорсткий магнітний матеріал.

М'який магнітний матеріал

М'який магнітний матеріал має вузьку петлю магнітного гістерезису, як показано на малюнку нижче, який має невелику кількість розсіяної енергії. Вони складаються з матеріалу, як залізо, кремнієва сталь тощо.

• Він використовується в пристроях, які вимагають змінного магнітного поля.
• Він має низьку коерцитивність
• Низька намагніченість
• Низька ретенційність

Твердий магнітний матеріал

Твердий магнітний матеріал має більш широку петлю гістерезису, як показано на малюнку нижче, і призводить до великої кількості дисипації енергії, і процес демагнітизації є більш важким.

• Він має високу ретенційність
• Висока коерцитивність
• Висока насиченість

Застосування магнітного гістерезису

• Магнітний матеріал, що має ширшу петлю гістерезису, використовується в таких пристроях, як магнітна стрічка, жорсткий диск, кредитні картки, аудіозаписи, оскільки його пам'ять не легко стирається.
• Магнітні матеріали, що мають вузьку петлю гістерезису, використовуються в якості електромагнітів, соленоїдів, трансформаторів і реле, які вимагають мінімального розсіювання енергії.