Magnetische Hysterese ist die Trend, dass Materialien ferromagnetisch vorhanden, um die Magnetisierung zu erhalten von ihnen erworben, indem sie a Magnetfeld extern. Der Begriff Hysterese ist von Griechischer Ursprung und bedeutet "Verspätung".
Einige Materialien haben möglicherweise verschiedene Hysteresestufen, das heißt, sie können einen Teil der Orientierung der magnetischen Domänen in ihrem Inneren auch nach dem äußeren Magnetfeld, das üblicherweise aus a from erzeugt wird, beibehalten elektrischer Strom die durch ein Solenoid zirkuliert.
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Wie funktioniert magnetische Hysterese?
Magnetische Hysterese ist fertig Steuerung der Intensität und Richtung eines Magnetfelds die durch ein ferromagnetisches Material geht. Dieses externe Magnetfeld, normalerweise gekennzeichnet durch das Symbol H, bewirkt, dass die magnetischen Domänen, die mikroskopische Bereiche innerhalb des Materials sind, die magnetischen Dipole der Atome auf das äußere Magnetfeld ausrichten. Die Ausrichtung dieser kleinen magnetischen Domänen erzeugt ein resultierendes Magnetfeld ungleich Null, das innerhalb des Materials induziert wird.
Magnetischer Hysteresezyklus
Beachten Sie in der folgenden Abbildung die Beziehung zwischen dem externen Magnetfeld (horizontal), gekennzeichnet durch den Buchstaben H, und dem internen Magnetfeld (vertikale Richtung), gekennzeichnet durch den Buchstaben B, die in einem ferromagnetischen Material induziert wird.
Von dem Ursprung des Graphen wird die Intensität des externen Magnetfelds H allmählich erhöht. Dadurch weist das Material immer mehr ausgerichtete magnetische Domänen auf und erreicht damit die maximale Magnetisierung im Punkt A - der Punkt, an dem die SättigunggibtKurve der Magnetisierung.
Nach der Sättigung des inneren Magnetfeldes nimmt das äußere Magnetfeld allmählich ab, die Magnetisierungskurve verläuft jedoch durch a unterschiedlicher Pfad, da ein Teil der magnetischen Domänen auch dann in der gleichen Richtung bleibt, wenn das externe Feld H null ist, wie in zu sehen ist Punkt B. Das Magnetfeld, das im Material verbleibt, nachdem das Magnetfeld aufhört, wird als bezeichnet Restfeld.
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Zwischen den Punkte B und C, die Richtung des elektrischen Stroms, der durch die fließt Solenoid umgekehrt, daher wird auch die Richtung des externen Magnetfelds umgekehrt. Wenn das H-Feld entgegen der Richtung der anfänglichen Magnetisierung ansteigt, wird die Material wird zunehmend entmagnetisiert.
DAS EntmagnetisierungKomplettdes Materials tritt nur am Punkt C. auf – an dieser Stelle kann gemessen werden, wie stark das äußere Magnetfeld sein muss, damit das Material seine Magnetisierung verliert, und dieses Feld heißt FeldZwang.
Von dem Punkt D, wenn wir die Intensität des äußeren Feldes weiter erhöhen, die Material wird wieder magnetisiert, aber seine Pole sind in Bezug auf Punkt A umgekehrt. Durch erneutes Absenken des äußeren Feldes wird das innere Magnetfeld des Materials auf. reduziert FeldRest Bei der Punkt E. Dieses verbleibende Feld hat jedoch den entgegengesetzten Sinn zu dem an Punkt B gemessenen.
Bei der Punkt F das Material ist wieder entmagnetisiert, aber wenn wir die Stärke des H-Feldes weiter erhöhen, richten sich die magnetischen Domänen wieder auf, so dass das Material an Punkt A in den Sättigungszustand zurückkehrt.
Es ist wichtig zu beachten, dass während der Hysteresezyklus, ein Teil der Energie, die durch das externe Magnetfeld übertragen wird, wird verwendet, um die magnetischen Domänen auszurichten, und der andere Teil dieser Energie ist zerstreut in Form einer Erhöhung der Wärmeenergie, da die Rotation der magnetischen Dipole inmitten der Reibung zwischen den Molekülen stattfindet. Diese dissipierte Energie ist wiederum proportionaldas Gebiet durch die Kurven des Hysteresezyklus gebildet – je größer dieser Bereich, desto mehr Wärme geht an die äußere Umgebung verloren.
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Technologische Anwendungen der magnetischen Hysterese
Magnetische Hysterese wird für die Daten schreiben inBänder, Kartenmagnetischoder auf Festplatten, wie sie für die Datenspeicherung auf den meisten modernen Computern verwendet werden.
Je größer die Zwang eines Materials, desto größer ist seine Beständigkeit gegen Entmagnetisierungd. h., um so größer muss die Intensität des äußeren Magnetfelds sein, um die Magnetisierung des Materials aufzuheben. Hochzwangsmaterialien sind interessant für AnwendungenElektronik, da es bei diesen Anwendungen erforderlich ist, dass die gespeicherten Informationen nicht leicht zerstört werden, wenn sie einem externen Magnetfeld ausgesetzt werden.
Wie bereits erwähnt, führen Materialien mit großen Hysteresezyklen große Wärmemengen ab, also kann zum schnellen Erhitzen verwendet werden, wie es Eisen- oder Stahlpfannen beim Einsatz in Induktionsherden tun, Beispiel.
Zur Herstellung von PermanentmagneteB. werden Materialien verwendet, die ihre Magnetisierung beibehalten können, das heißt, sie haben eine hohe remanente Magnetisierung. Beim Produktion von Magnete künstlich, ist es wiederum erwünscht, dass das Material leicht magnetisiert wird, dass es diese Magnetisierung jedoch nicht beibehält, nachdem das externe Magnetfeld aufgehört hat.
Je nach gewünschter technologischer Anwendung können unterschiedliche Materialien mit unterschiedlichen Hysteresezyklen verwendet werden. Einige von ihnen haben engere Schleifen, während andere beispielsweise in vertikaler Richtung stärker ausgeprägte Zyklen haben können.
Von Rafael Hellerbrock
Physik Lehrer
