Magnetická hystereze je trend, že materiály feromagnetický přítomné pro zachování magnetizace jimi získané aplikací a magnetické pole externí. Termín hystereze je z Řecký původ a znamená „zpoždění“.
Některé materiály mohou mít různé úrovně hystereze, to znamená, že jsou schopni udržovat část orientace magnetických domén v jejich vnitřku i po vnějším magnetickém poli, běžně generovaném z elektrický proud který cirkuluje solenoidem.
Dívej setaky: Příklady, koncepty, aplikace a příběh za magnetismem
Jak funguje magnetická hystereze?
Magnetická hystereze je hotová řízení intenzity a směru magnetického pole který prochází feromagnetickým materiálem. Toto externí magnetické pole, obvykle označeno symbolem H, způsobí, že magnetické domény, které jsou mikroskopickými oblastmi uvnitř materiálu, srovnají magnetické dipóly atomů s vnějším magnetickým polem. Zarovnání těchto malých magnetických domén vytváří výsledné nenulové magnetické pole indukované v materiálu.
Cyklus magnetické hystereze
Na následujícím obrázku si všimněte vztahu mezi vnějším magnetickým polem (vodorovným) označeným písmenem H a vnitřním magnetickým polem (svislým směrem) označeným písmenem
B, který je indukován uvnitř feromagnetického materiálu.
Z původ grafu se intenzita vnějšího magnetického pole H postupně zvyšuje. Materiál má tedy více a více zarovnaných magnetických domén, čímž dosahuje maximální magnetizace v bod A - bod, ve kterém nasycenídávákřivka magnetizace.
Po nasycení vnitřního magnetického pole se vnější magnetické pole postupně snižuje, avšak magnetizační křivka prochází a odlišná cesta, protože část magnetických domén zůstává ve stejném směru, i když je vnější pole H nulové, jak je vidět na bod B. Magnetické pole, které zůstává v materiálu po ukončení magnetického pole, se nazývá zbytkové pole.
Mezi body B a C, směr elektrického proudu, který prochází skrz solenoid je obrácen, proto je obrácen také směr vnějšího magnetického pole. Jak se H pole zvyšuje v opačném směru ke směru počáteční magnetizace, materiál se stále více demagnetizuje.
THE demagnetizacekompletnímateriálu se vyskytuje pouze v bodě C. - v tomto okamžiku je možné měřit, jaká musí být intenzita vnějšího magnetického pole, aby materiál ztratil svoji magnetizaci, a toto pole se nazývá poledonucovací.
Z bod D, pokud budeme i nadále zvyšovat intenzitu vnějšího pole, materiál bude znovu magnetizovat, ale bude mít své póly obrácené ve vztahu k bodu A. Opětovným snížením vnějšího pole bude mít jeho vnitřní magnetické pole sníženo na polezbytek na bod E. Toto zbývající pole však bude mít opačný smysl než ten, který se měří v bodě B.
Na bod F materiál je znovu demagnetizovaný, ale pokud budeme pokračovat ve zvyšování síly H pole, magnetické domény se znovu seřadí, takže se materiál vrátí do stavu nasycení v bodě A.
Je důležité si uvědomit, že během hysterezní cyklus, část energie, která je přenášena vnějším magnetickým polem, se používá k orientaci magnetických domén a druhá část této energie je rozptýleny v podobě zvýšení Termální energie, protože rotace magnetických dipólů nastává uprostřed tření mezi molekulami. Tato rozptýlená energie je zase úměrnýOblast tvořené křivkami hysterezního cyklu - čím větší je tato oblast, tím větší je množství tepla, které se ztrácí do vnějšího prostředí.
Dívej setaky: Transformátory - zařízení, která snižují nebo zvyšují elektrické napětí
Technologické aplikace magnetické hystereze
Magnetická hystereze se používá pro zapisovat data dopásky, kartymagnetickýnebo na pevných discích, jako jsou ty, které se používají k ukládání dat na většině moderních počítačů.
Čím větší koercitivita materiálu, tím větší je odolnost vůči demagnetizaci, to znamená, že větší musí být intenzita vnějšího magnetického pole, aby se zrušila magnetizace materiálu. Zajímavé jsou vysoce donucovací materiály aplikaceelektronika, protože v těchto aplikacích je nutné, aby uložené informace nebyly snadno zničeny při vystavení vnějšímu magnetickému poli.
Jak již bylo uvedeno, materiály, jejichž hysterezní cykly mají velké plochy, odvádějí velké množství tepla, takže lze použít k rychlému ohřevu, jako to dělají železné nebo ocelové pánve při použití v indukčních sporácích, tím příklad.
Pro výrobu permanentní magnetynapříklad se používají materiály schopné udržovat svou magnetizaci, to znamená, že mají vysokou remanentní magnetizaci. Na produkce magnety umělýje zase žádoucí, aby byl materiál snadno magnetizovatelný, ale aby tuto magnetizaci neudržel po ukončení vnějšího magnetického pole.
Podle požadovaného technologického použití lze použít různé materiály s různými hysterezními cykly. Některé z nich mají užší smyčky, zatímco jiné mohou mít například výraznější cykly ve svislém směru.
Autor: Rafael Hellerbrock
Učitel fyziky
Zdroj: Brazilská škola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-histerese-magnetica.htm