Магнитната хистерезис е тенденция, че материалите феромагнитни присъства за запазване на намагнитването придобити от тях чрез прилагане на a магнитно поле външен. Терминът хистерезис е от Гръцки произход и означава "забавяне".
Някои материали може да имат различни нива на хистерезис, тоест те са в състояние да поддържат част от ориентацията на магнитните домейни във вътрешността им дори след външното магнитно поле, често генерирано от електрически ток който циркулира през соленоид.
Вижсъщо: Примери, концепции, приложения и историята зад магнетизма
Как действа магнитната хистерезис?
Прави се магнитна хистерезис контролиране на интензивността и посоката на магнитно поле който преминава през феромагнитен материал. Това външно магнитно поле, обикновено обозначен със символа H, кара магнитните домейни, които са микроскопични области в материала, да подравнят магнитните диполи на атомите с външното магнитно поле. Подравняването на тези малки магнитни домейни води до получено ненулево магнитно поле, индуцирано в материала.
Цикъл на магнитна хистерезис
Забележете на следващата фигура връзката между външното магнитно поле (хоризонтално), обозначено с буквата Н, и вътрешното магнитно поле (вертикална посока), обозначено с буквата Б., който се индуцира във феромагнитен материал.
От произход на графиката, интензивността на външното магнитно поле H постепенно се увеличава. По този начин материалът има все повече и повече подравнени магнитни домейни, като по този начин достига максимално намагнитване в точка А - точката, в която насищанедавакрива на намагнитване.
След насищането на вътрешното магнитно поле, външното магнитно поле постепенно намалява, но кривата на намагнитване преминава през различен път, тъй като част от магнитните домейни остава в същата посока, дори когато външното поле H е нула, както се вижда в точка Б. Магнитното поле, което остава в материала след спиране на магнитното поле, се нарича остатъчно поле.
Не спирайте сега... Има още след рекламата;)
Между точки Б и В, посоката на електрическия ток, който преминава през соленоид е обърната, следователно посоката на външното магнитно поле също е обърната. Тъй като Н полето се увеличава в посока, обратна на посоката на първоначалното намагнитване, материалът става все по-размагнитен.
НА размагнитванезавършенот материала се появява само в точка С - в този момент е възможно да се измери каква трябва да бъде интензивността на външното магнитно поле, за да може материалът да загуби намагнитването си и това поле се нарича полепринудителен.
От точка D, ако продължим да увеличаваме интензивността на външното поле, материалът ще се намагнетизира отново, но ще има обърнати полюси спрямо точка А. Чрез отново понижаване на външното поле, вътрешното магнитно поле на материала ще бъде намалено до полеостатък в точка Д. Това останало поле обаче ще има противоположния смисъл на този, измерен в точка В.
В точка F материалът е отново размагнетизиран, но ако продължим да увеличаваме силата на H полето, магнитните домейни ще се подредят още веднъж, така че материалът ще се върне в състоянието на насищане в точка А.
Важно е да се отбележи, че по време на цикъл на хистерезис, част от енергията, която се пренася от външното магнитно поле, се използва за ориентиране на магнитните домейни, а другата част от тази енергия е разсеяни под формата на увеличение на Термална енергия, тъй като въртенето на магнитните диполи се случва в средата на триене между молекулите. Тази разсеяна енергия от своя страна е пропорционаленобластта образувани от кривите на цикъла на хистерезис - колкото по-голяма е тази площ, толкова по-голямо количество топлина се губи за външната среда.
Вижсъщо: Трансформатори - устройства, които понижават или повишават електрическото напрежение
Технологични приложения на магнитната хистерезис
Магнитна хистерезис се използва за запис на данни вленти, картимагнитниили на твърди дискове, като тези, използвани за съхранение на данни на повечето съвременни компютри.
Колкото по-голям е принудителност на материала, толкова по-голямо е неговото устойчивост на размагнитване, тоест по-голямата трябва да бъде интензивността на външното магнитно поле, за да се намали намагнитването на материала. Силно принудителните материали са интересни за приложенияелектроника, тъй като в тези приложения е необходимо съхранената информация да не се унищожава лесно, когато е изложена на външно магнитно поле.
Както беше посочено, материалите, чиито цикли на хистерезис имат големи площи, разсейват големи количества топлина, така че може да се използва за бързо загряване, както правят желязото или стоманените тигани, когато се използват в индукционни готварски печки, от пример.
За производство на постоянни магнитинапример се използват материали, способни да поддържат намагнитването си, т.е. те имат високо остатъчно намагнитване. В Производство на магнити изкуствениот своя страна е желателно материалът лесно да се магнетизира, но той да не поддържа това намагнитване след спиране на външното магнитно поле.
Според желаното технологично приложение могат да се използват различни материали, с различни цикли на хистерезис. Някои от тях имат по-стегнати контури, докато други могат да имат по-изразени цикли във вертикална посока, например.
От Рафаел Хеллерброк
Учител по физика
