Hysteresislus: 7 belangrijke feiten die u moet weten

Inhoud:

• Introductie
• Magnetische hysterese
• Definitie van hysterese-lus
• Hysterese Betekenis
• Een eenvoudige hysteresislus
• Hysteresislus met verschillende parameters
• Uitleg van hysteresecurve
• Doorlaatbaarheid van vrije ruimte
• Intensiteit van magnetisatie
• Wat is magnetische intensiteit?
• Wat is magnetische gevoeligheid?
• De relatie tussen B en H
• Remanentie en coërciviteit in hystereselus
• Rest magnetisme
• Dwangkracht

Hysterese-lus

Definitie van hysterese-lus

Magnetische hysterese is een veel voorkomend verschijnsel als een magnetisch materiaal wordt gemagnetiseerd en een volledige magnetisatiecyclus voltooit. Wanneer de magnetische fluxdichtheid of magnetisatiedichtheid (B) wordt uitgezet tegen de magnetische intensiteit van het magnetiserende veld (H) voor één volledige cyclus van magnetisatie en demagnetisatie, dan staat de resulterende lus bekend als een hysteresislus. De curve van de hysteresislus kan in vorm en grootte verschillen, afhankelijk van de aard van het materiaal.

Hysterese Betekenis

Dit is afkomstig van het Griekse woord “Hysterein”, het woord hysteresis is afgeleid dat achterblijven betekent.

Hysterese-curve

Hysteresislus met verschillende parameters

Uitleg van hysteresecurve

• Wanneer de intensiteit van het magnetiserende veld (H) wordt verhoogd, neemt de magnetische fluxdichtheid van het materiaal (B) ook toe naarmate meer en meer domeinen worden uitgelijnd in de richting van het extern aangelegde magnetische veld. Dit deel wordt getoond in de bovenstaande figuur zoals we kunnen observeren vanaf het startpunt tot punt “a”.
• Wanneer alle domeinen zijn uitgelijnd door het toenemende externe veld, wordt het materiaal magnetisch verzadigd, dwz het fenomeen van verzadiging treedt op. Afgezien hiervan, als de magnetische intensiteit (H) wordt verhoogd, verandert de magnetische fluxdichtheid (B) niet, het blijft hetzelfde zoals we kunnen zien in de figuur dat na het bereiken van punt “a”, B constant wordt.
• Als de magnetische intensiteit (H) nu afneemt, neemt de magnetische fluxdichtheid (B) ook af, maar deze blijft achter bij de magnetische intensiteit (H). Daarom kunnen we in de figuur opmerken dat wanneer de magnetische intensiteit (H) nul wordt op punt "b", de magnetische fluxdichtheid (B) niet tot nul afneemt. De waarde van magnetische fluxdichtheid (B) wordt vastgehouden door het materiaal wanneer magnetische intensiteit (H) gelijk is aan '0' wordt erkend als 'remanentie'.
• Verder, als de richting van het externe magnetische veld wordt omgekeerd en de grootte van de magnetische intensiteit (H) wordt verhoogd, begint het materiaal te demagnetiseren. De waarneming op punt “c”, de magnetische fluxdichtheid (B), blijkt '0' te zijn. Deze waarde van magnetische intensiteit (H) die nodig is om de magnetische fluxdichtheid (B) tot nul terug te brengen, wordt 'coërciviteit' genoemd.
• Nu het magnetiserende veld dat in de omgekeerde richting wordt aangelegd verder toeneemt, raakt het materiaal weer verzadigd maar in de tegenovergestelde richting zoals te zien is in het diagram bij punt “d”.
• Wanneer dit omgekeerde magnetiserende veld wordt verminderd, blijft de magnetische fluxdichtheid (B) weer achter bij de magnetische intensiteit (H), en op punt "e" wordt de magnetische intensiteit (H) nul, maar de magnetische fluxdichtheid (B) wordt niet verminderd tot nul .
• Nogmaals, wanneer de huidige magnetische veldrichting wordt omgekeerd, en de magnetische intensiteit (H) weer wordt verhoogd vanaf nul, herhaalt de cyclus zich.

Het gebied omsloten door de lus vertegenwoordigt het energieverlies tijdens een volledige cyclus van magnetisatie en demagnetisatie.

Doorlaatbaarheid van vrije ruimte

De doorlaatbaarheid van vrije ruimte, μ_o, is een constante parameter weergegeven door een exacte waarde van 4π x 10^-7 H / m wordt gebruikt voor lucht. Deze constante μo verschijnt in de vergelijkingen van Maxwell, die de elektrische en magnetische velden beschrijven en relateren aan de eigenschappen van electromagnetisch straling, dwz het helpt bij het relateren en definiëren van hoeveelheden zoals permeabiliteit, magnetisatiedichtheid, magnetische intensiteit enz.

Magnetische hysterese is in dit artikel in detail besproken. maar daarnaast moeten we enkele concepten verduidelijken die verband houden met magnetisatie, zoals permeabiliteit, remanentie in de vrije ruimte en in een ander medium.

Intensiteit van magnetisatie

Magnetisch materiaal in een magnetisch veld genereert een geïnduceerd dipoolmoment in dat materiaal, en dit moment per volume-eenheid wordt herkend als intensiteit van magnetisatie (I) of magnetisatiedichtheid.

  = 

Waar   is het netto geïnduceerde dipoolmoment. De eenheid is Am^-1

Wat is magnetische intensiteit?

Om een ​​magnetisch materiaal te magnetiseren, moet een magnetisch veld worden aangelegd. De verhouding van dit magnetiserende veld tot de permeabiliteit van vrije ruimte staat bekend als magnetische intensiteit H.

  = 

Waar wordt het externe magnetische veld ook wel de magnetische fluxdichtheid genoemd.

De eenheid van magnetische intensiteit is Am^-1 hetzelfde als die van de intensiteit van magnetisatie.

Wat is magnetische gevoeligheid?

De verhouding tussen de grootte van de intensiteit van magnetisatie en die van de magnetische intensiteit staat bekend als magnetische susceptibiliteit (). Magnetische gevoeligheid kan worden verklaard als de mate van gemak waarmee een magnetisch materiaal kan worden gemagnetiseerd. Daarom zal een materiaal met een hogere waarde van magnetische susceptibiliteit gemakkelijker worden gemagnetiseerd in vergelijking met andere materialen met een lagere waarde van magnetische susceptibiliteit.

  =   waar de symbolen hun gebruikelijke betekenis hebben.

Magnetische susceptibiliteit is een scalaire grootheid en zonder dimensie, dus geen eenheid.

Wat is magnetische permeabiliteit?

Magnetische permeabiliteit is de verhouding tussen de waarde van het netto magnetische veld in een materiaal en die van de waarde van de magnetische intensiteit. Hier is het netto magnetische veld in het materiaal een vectoroptelling van het aangelegde magnetische veld en het magnetische veld voor de magnetisatie van die materie. Magnetische permeabiliteit kan eenvoudig worden verklaard als de maat voor de mate waarin een magnetiserend veld een bepaald magnetisch materiaal kan penetreren (permeabel).

 =  

Magnetische permeabiliteit is een scalaire grootheid, en de eenheid ervan is   

Een andere term die verband houdt met magnetische permeabiliteit is relatieve permeabiliteit die kan worden gedefinieerd als de verhouding van permeabiliteit van een medium tot die van de permeabiliteit van vrije ruimte.

De relatie tussen B en H

Het totale magnetische veld B, ook wel fluxdichtheid genoemd, is het totaal van de magnetische veldlijnen die binnen een bepaald gebied zijn gecreëerd. Het wordt weergegeven door het symbool B.

Als magnetische intensiteit H die recht evenredig is met het externe magnetische veld, kan daarom worden gesteld dat de magnetische veldsterkte of magnetische intensiteit H kan worden verhoogd door de grootte van de stroom of het aantal windingen van de spoel waarin de magnetische materiaal wordt bewaard.

We weten dat B = μH of B = H

μ_r heeft geen constante waarde, maar hangt af van de intensiteit van het veld, dus voor magnetische materialen, de verhouding van de fluxdichtheid of het totale magnetische veld tot de magnetische veldsterkte of de magnetische intensiteit bekend door B / H.

Daarom krijgen we een niet-lineaire curve wanneer we magnetische flux (B) en magnetische intensiteit (H) in respectievelijk X-as en Y-as plotten. Maar voor spoelen zonder materiaal binnenin, dwz de magnetische flux wordt niet geïnduceerd in enig materiaal maar wordt geïnduceerd in vacuüm of in het geval van een niet-magnetische materiaalkern zoals hout, plastic, enz.

We kunnen waarnemen dat de fluxdichtheid voor de bovengenoemde materialen, dwz ijzer en staal constant wordt met toenemende hoeveelheden magnetische veldintensiteit en dit staat bekend als verzadiging, aangezien de magnetische fluxdichtheid verzadigt voor hogere waarden van magnetische intensiteit. Wanneer de magnetische intensiteit laag is en dus de toegepaste magnetische kracht laag, worden slechts enkele atomen in het materiaal uitgelijnd. Met de toenemende magnetische intensiteit is de rest ook gemakkelijk uit te lijnen.

Echter, met toenemende H, naarmate meer en meer flux overvol raakt in hetzelfde dwarsdoorsnedegebied van het ferromagnetische materiaal, zijn er zeer weinig atomen beschikbaar in dat materiaal om uitgelijnd te worden; dus als we de H verhogen, neemt de magnetische flux (B) niet verder toe en raakt dus verzadigd. Zoals eerder vermeld, is het fenomeen verzadiging beperkt tot elektromagneten met ijzerkern.

Remanentie en coërciviteit in hystereselus

Remanentie

De remanentie van een materiaal is een maat voor de hoeveelheid magnetisch veld die in het materiaal achterblijft wanneer het externe magnetiserende veld wordt verwijderd. Het kan ook worden gedefinieerd als het vermogen van een materiaal om een ​​deel van zijn magnetisme vast te houden, zelfs nadat het magnetisatieproces is gestopt. Hangt remanent af van de materiaaleigenschappen.

Nadat een magnetisch materiaal is gemagnetiseerd, blijven sommige elektronen in de atomen uitgelijnd in de richting van de oorspronkelijke magnetiserende veldrichting en gedragen ze zich als kleine magneten met hun eigen dipoolmomenten en keren niet terug naar een volledig willekeurig patroon zoals de rest. Hierdoor blijft er een hoeveelheid magnetisch veld of algemeen magnetisme in de materialen achter. Ferromagnetische materialen hebben een relatief hoge remanentie in vergelijking met andere magnetiserende materialen, waardoor ze perfect zijn voor het construeren van permanente magneten.

Rest magnetisme

Restmagnetisme is de hoeveelheid magnetische fluxdichtheid die kan worden vastgehouden door een magnetisch materiaal, en het vermogen om dit vast te houden staat bekend als de remanentie van het materiaal.

Dwangkracht

De dwingende kracht kan worden gedefinieerd als de hoeveelheid magnetiserende kracht die nodig is om het resterende magnetisme dat door een materiaal wordt vastgehouden, te elimineren.

In de verdere secties bespreken we soorten magneten, permanente magneten en elektromagneten op basis van de eigenschap en aard van de materialen.

Voor meer elektronica gerelateerd artikel klik hier

Lees ook:

• Magnetische flux en oppervlakte
• Is magnetisch veld nul
• Is naaldmagnetisch
• Is magnetische flux negatief?
• Is Jupiter magnetisch
• Is goud magnetisch
• Is neodymium magnetisch
• Is kobaltmagnetisch
• Magnetische flux en spanning
• Is aluminium magnetisch