Histereza oznacza „ otulina ” to właściwość materiałów ferromagnetycznych, przez którą strumień magnetyczny ulega opóźnieniu w materiale ferromagnetycznym po usunięciu z nich pola magnetycznego. Kiedy to zewnętrzne pole magnetyczne zostanie usunięte, większość atomów zachowanych w swoim stanie magnetycznym i materiale zostaje namagnesowana. Zjawisko to nazywa się histerezą.
Pętla histerezy i krzywa B-H
Wykres siły magnesowania H i gęstości strumienia B jest krzywą czterokwadrantową i krzywa ta nazywana jest krzywą B-H. To graficzne przedstawienie informuje nas o różnych właściwościach magnetycznych materiału, takich jak przepuszczalność, koercja, niechęć i strumień resztkowy.
Rozważmy materiał magnetyczny jako rdzeń cewki. Po zastosowaniu zasilania prądem stałym przez rezystor zmienny prąd płynący przez cewkę odpowiednio się zmienia. Siła magnesowania jest wprost proporcjonalna do prądu i określona przez,
Gdzie H jest siłą magnesowania. Wraz ze wzrostem prądu I wzrasta siła magnetyczna H, a co za tym idzie, wzrasta gęstość strumienia magnetycznego B. Przy pewnej wartości B wszystkie atomy w materiale rdzenia ustawiają się w kierunku pola magnetycznego i ulegają całkowitemu namagnesowaniu. Punkt ten nazywany jest punktem nasycenia i nie nastąpi zmiana namagnesowania przy dalszym wzroście prądu.
Jeśli odetniemy zasilanie, prąd I i siła magnesowania H spadną do zera, ale niektóre atomy w materiale rdzenia pozostaną wyrównane i wykażą magnetyzm w materiale. Ta właściwość materiału rdzenia, polegająca na pozostawaniu namagnesowanym po usunięciu siły magnesującej, nazywana jest „ Retencja ”.
Krzywa B-H
Od 0 do A
Po włączeniu zasilania prąd w cewce zmienia się od zera do pewnej wartości, siła magnetyczna H wzrasta, a co za tym idzie, wzrasta strumień magnetyczny B, przy czym oba podążają ścieżką 0-a na wykresie. Przy pewnej wartości strumienia magnetycznego B wszystkie atomy zostają namagnesowane i nie ma żadnej zmiany w atomach materiału rdzenia przy dalszym przyłożeniu pola magnetycznego. Ta maksymalna gęstość strumienia wynosi Bmax, a siła magnesowania wynosi Hmaks .
Od A do B
Teraz, zmniejszając prąd, siła magnetyczna H maleje, a zatem strumień magnetyczny B maleje. Ale w tym przypadku B i H nie podążają poprzednią ścieżką, zamiast tego podążają ścieżką „ a-b ” na wykresie.
W punkcie ' B ” prąd I i siła magnetyczna H wynoszą zero, ale B nie jest równe zero, to opóźnienie B za H nazywa się histerezą, a wartość gęstości strumienia magnetycznego B opóźniającego się za H nazywa się magnetyzmem szczątkowym Br.
Od b do c
Gdy kierunek prądu zostanie odwrócony, H ulega odwróceniu, a wartość Br maleje po kąpieli. pne ”. W punkcie ' C ”, Br staje się zerem. Ujemna wartość „ H ” w punkcie c, gdzie wartość B wynosi zero, nazywa się „ Siła przymusu ”.
Od c do d
Przy dalszym zwiększaniu prądu w odwrotnym kierunku H i B odwracają się i podążają ścieżką „ płyta CD ” i przy pewnej wartości prądu wstecznego wartość B staje się maksymalna w kierunku odwrotnym i nasycenie następuje w punkcie „ B ”.
Od d do e
Teraz, jeśli prąd wzrośnie od wartości ujemnej do zera, H wzrasta. W punkcie ' To jest ” zarówno prąd I, jak i siła magnetyczna stają się zerowe, ale B nie wynosi zero i ma pewną wartość ujemną. Punkt ' To jest ” na wykresie daje ujemną wartość magnetyzmu szczątkowego (-Br).
Od e do f
Zwiększając wartość prądu, wartość H wzrasta. B i H podążają ścieżką „ e-f ”. W punkcie ' F ” zarówno prąd I, jak i siła magnesowania H mają pewną wartość, ale B wynosi zero.
Od f do a
Ponownie, przy dalszym wzroście prądu I, wartość H i B wzrasta i podąża ścieżką 'fa' . W punkcie ' A ” ponownie następuje nasycenie i wszystkie atomy w materiale rdzenia zostają namagnesowane i ustawione w kierunku pola magnetycznego.
Pętla histerezy
Ten wykres pomiędzy gęstością strumienia magnetycznego B i siłą magnesowania H nazywa się krzywą B-H, a ścieżka zamknięta, po której następują B i H, gdy prąd zmienia się od zera do dodatniego, dodatniego do zera, zera do ujemnego, ujemnego do zera i ponownie zera do dodatniego nazywa się pętlą histerezy.
Różne materiały ferromagnetyczne dają różną wielkość i kształt pętli histerezy. Miękki materiał ferromagnetyczny daje wąską pętlę histerezy, można je łatwo namagnesować i rozmagnesować i nadają się do stosowania w transformatorach.
Retencja
Retencja to właściwość dowolnego materiału, dzięki której zachowuje on namagnesowanie po usunięciu indukowanego pola magnetycznego.
Przymus
Siła pola magnetycznego przyłożonego w odwrotnym kierunku, potrzebna do całkowitego rozmagnesowania materiału, to znana koercja. Aby całkowicie rozmagnesować materiał po usunięciu prądu, należy zastosować siłę przymusu. Wykonywana jest nad nim praca, a energia jest rozpraszana z materiału w postaci ciepła. Ciepło rozproszone z materiału; jest znana jako strata histerezy, wyrażona jako Hc na krzywej B-H.
Wniosek
Strumień magnetyczny opóźniony w materiale ferromagnetycznym po usunięciu z niego pola magnetycznego nazywany jest histerezą. Do całkowitego rozmagnesowania materiału ferromagnetycznego wymagana jest siła, zwana siłą koercji, i wykonywana jest nad nią praca, która powoduje rozproszenie w nim ciepła. Graficzne przedstawienie siły magnesującej H i gęstości strumienia magnetycznego B daje krzywą B-H, a zamknięta ścieżka, po której następują B i H, nazywana jest pętlą histerezy.