Гістерезис

Щоб краще зрозуміти, що таке магнітний гістерезис, потрібно розібратися, де і за яких умов він виникає.

Основні поняття

Магнітне поле – це одна зі складових електромагнітного поля, що характеризується своїм силовим дією на рухомі заряджені частинки.

Вектор магнітної індукції B – це основна силова величина магнітного поля.

Намагніченість M – це величина, яка характеризує магнітне стан речовини.

Напруженість магнітного поля – це характеристика магнітного поля, яка дорівнює різниці магнітної індукції і намагніченості.

Феромагнітний матеріал – це матеріал, намагніченість якого залежить від напруженості зовнішнього магнітного поля.

Припустимо, ми маємо котушку, всередині якої є сердечник з феромагнітного матеріалу. Зазвичай такий сердечник складається з заліза, нікелю, кобальту і різних сполук на їх основі. Якщо підключити її до джерела змінного струму, то навколо котушки утворюється магнітне поле, яке буде змінюватися за законом

Графік залежності B (H)

Ділянка 0-1 називається кривою початкового намагнічування. Завдяки їй ми можемо побачити, як змінюється магнітна індукція в розмагніченого котушці.

Після насичення (тобто точки 1) зі зменшенням напруженості магнітного поля до нуля (ділянка 1-2), ми бачимо, що сердечник залишився намагніченим на величину залишкової намагніченості Br. Це і називається явищем магнітного гістерезису.

З точки зору фізики залишкова намагніченість пояснюється тим, що в феромагнетиках існують сильні магнітні зв’язки між молекулами, завдяки яким створюються безладно направлені магнітні моменти. Під впливом зовнішнього поля, вони приймають напрямки поля, а після його зняття, частина магнітних моментів залишаються спрямованими. Тому речовина залишається намагніченим.

Після зміни напрямку струму в котушці розмагнічування триває (ділянка 2-3) до перетину осі абсцис. Ділянка 3-0 називається коерцитивної силою Hc. Це величина, яка необхідна для знищення поля в осерді. Далі аналогічно відбувається намагнічування сердечника до насичення (ділянка 3-4) і назад розмагнічування на ділянці 4-5 і 5-6, з подальшим намагнічуванням до точки 1. Весь цей графік називається петлею магнітного гістерезису.

Якщо багаторазово намагнітити сердечник з напруженістю і індукцією магнітного поля, меншими ніж при насиченні, то можна отримати сімейство кривих, з яких в подальшому можна побудувати основну криву намагнічування (0-1-2). Ця крива найчастіше потрібна при електротехнічних розрахунках магнітних систем.

Залежно від ширини петлі гізтерезису, феромагнітні матеріали ділять на магнітотверді і магнитомягкие. Магнітотверді речовини мають більші значеннями залишкової намагніченості і коерцитивної сили. Магнитомягкие речовини, такі як електротехнічна сталь застосовують в трансформаторах, електричних машинах, електромагнітах, завдяки невеликій коерцитивної силі і великим значенням магнітної проникності.

Посилання на основну публікацію