Η μαγνητική υστέρηση είναι η τάση ότι τα υλικά σιδηρομαγνητική παρόν για τη διατήρηση της μαγνητισμού αποκτήθηκαν από αυτούς εφαρμόζοντας ένα μαγνητικό πεδίο εξωτερικός. Ο όρος υστέρηση είναι από Ελληνική καταγωγή και σημαίνει "καθυστέρηση".
Ορισμένα υλικά μπορεί να έχουν διαφορετικά επίπεδα υστέρησης, δηλαδή, είναι σε θέση να διατηρήσουν μέρος του προσανατολισμού των μαγνητικών περιοχών στο εσωτερικό τους ακόμη και μετά το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, που συνήθως δημιουργούνται από ηλεκτρικό ρεύμα που κυκλοφορεί μέσω σωληνοειδούς.
Κοίταεπίσης: Παραδείγματα, έννοιες, εφαρμογές και η ιστορία πίσω από το μαγνητισμό
Πώς λειτουργεί η μαγνητική υστέρηση;
Η μαγνητική υστέρηση γίνεται τον έλεγχο της έντασης και της κατεύθυνσης ενός μαγνητικού πεδίου που διέρχεται από ένα σιδηρομαγνητικό υλικό. Αυτό το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, συνήθως συμβολίζεται με το σύμβολο Η, προκαλεί στα μαγνητικά πεδία, τα οποία είναι μικροσκοπικές περιοχές μέσα στο υλικό, να ευθυγραμμίσουν τα μαγνητικά δίπολα των ατόμων με το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Η ευθυγράμμιση αυτών των μικρών μαγνητικών περιοχών παράγει ένα προκύπτον μη μηδενικό μαγνητικό πεδίο που προκαλείται εντός του υλικού.
Κύκλος μαγνητικής υστέρησης
Σημειώστε στο παρακάτω σχήμα τη σχέση μεταξύ του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου (οριζόντιο), που υποδηλώνεται με το γράμμα H και του εσωτερικού μαγνητικού πεδίου (κάθετη κατεύθυνση), που υποδηλώνεται με το γράμμα σι, που προκαλείται μέσα σε ένα σιδηρομαγνητικό υλικό.
Από το προέλευση του γραφήματος, η ένταση του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου Η αυξάνεται σταδιακά. Έτσι, το υλικό έχει όλο και περισσότερες ευθυγραμμισμένες μαγνητικές περιοχές, επιτυγχάνοντας έτσι τον μέγιστο μαγνητισμό στο σημείο Α - το σημείο στο οποίο το κορεσμόςδίνεικαμπύλη μαγνητισμού.
Μετά τον κορεσμό του εσωτερικού μαγνητικού πεδίου, το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο μειώνεται σταδιακά, ωστόσο η καμπύλη μαγνητισμού διατρέχει ένα διαφορετική διαδρομή, καθώς ένα μέρος των μαγνητικών περιοχών παραμένει στην ίδια κατεύθυνση ακόμη και όταν το εξωτερικό πεδίο Η είναι μηδέν, όπως φαίνεται στο σημείο Β. Το μαγνητικό πεδίο που παραμένει στο υλικό μετά τη διακοπή του μαγνητικού πεδίου ονομάζεται υπόλοιπο πεδίο.
Ανάμεσα σε σημεία Β και Γ, την κατεύθυνση του ηλεκτρικού ρεύματος που διατρέχει το σωληνοειδές αντιστρέφεται, εξ ου και η κατεύθυνση του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου αντιστρέφεται επίσης. Καθώς το πεδίο Η αυξάνεται προς την αντίθετη κατεύθυνση προς την αρχική μαγνήτιση, το το υλικό γίνεται όλο και πιο απομαγνητισμένο.
Ο απομαγνήτισηπλήρηςτου υλικού εμφανίζεται μόνο στο σημείο Γ - σε αυτό το σημείο, είναι δυνατό να μετρηθεί η ένταση του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου για να χάσει το μαγνητισμό το υλικό και αυτό το πεδίο ονομάζεται πεδίοκαταναγκαστικός.
Από το σημείο Δ, εάν συνεχίσουμε να αυξάνουμε την ένταση του εξωτερικού πεδίου, το το υλικό θα μαγνητιστεί ξανά, αλλά θα αντιστραφούν οι πόλοι του σε σχέση με το σημείο A. Χαμηλώνοντας ξανά το εξωτερικό πεδίο, το υλικό θα μειώσει το εσωτερικό του μαγνητικό πεδίο σε πεδίοαπομεινάρι στο σημείο Ε. Ωστόσο, αυτό το εναπομένον πεδίο θα έχει την αντίθετη έννοια με εκείνη που μετράται στο σημείο Β.
Στο σημείο ΣΤ το υλικό είναι πάλι απομαγνητισμένος, αλλά εάν συνεχίσουμε να αυξάνουμε την ένταση του πεδίου Η, οι μαγνητικοί τομείς θα ευθυγραμμιστούν για άλλη μια φορά, έτσι ώστε το υλικό να επιστρέψει στην κατάσταση κορεσμού στο σημείο A.
Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι, κατά τη διάρκεια του κύκλος υστέρησης, ένα μέρος της ενέργειας που μεταφέρεται από το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο χρησιμοποιείται για τον προσανατολισμό των μαγνητικών περιοχών και το άλλο μέρος αυτής της ενέργειας είναι άσωτος με τη μορφή αύξησης του Θερμική ενέργεια, καθώς η περιστροφή των μαγνητικών διπόλων συμβαίνει εν μέσω τριβής μεταξύ των μορίων. Αυτή η διασκορπισμένη ενέργεια, με τη σειρά της, είναι αναλογικάη περιοχή σχηματίζεται από τις καμπύλες του κύκλου υστέρησης - όσο μεγαλύτερη είναι αυτή η περιοχή, τόσο μεγαλύτερη είναι η ποσότητα θερμότητας που χάνεται στο εξωτερικό περιβάλλον.
Κοίταεπίσης: Μετασχηματιστές - συσκευές που μειώνουν ή αυξάνουν την ηλεκτρική τάση
Τεχνολογικές εφαρμογές μαγνητικής υστέρησης
Η μαγνητική υστέρηση χρησιμοποιείται για το εγγραφή δεδομένων σεκασέτες, καρτέλλεςμαγνητικόςή σε σκληρούς δίσκους, όπως αυτά που χρησιμοποιούνται για αποθήκευση δεδομένων στους περισσότερους σύγχρονους υπολογιστές.
Όσο μεγαλύτερη είναι η καταναγκασμός ενός υλικού, τόσο μεγαλύτερο είναι το αντίσταση στον απομαγνητισμό, δηλαδή, τόσο μεγαλύτερη πρέπει να είναι η ένταση του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου για να εξουδετερωθεί ο μαγνητισμός του υλικού. Τα εξαιρετικά καταναγκαστικά υλικά είναι ενδιαφέρον για εφαρμογέςΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΕΙΔΗ, καθώς σε αυτές τις εφαρμογές είναι απαραίτητο οι αποθηκευμένες πληροφορίες να μην καταστρέφονται εύκολα όταν εκτίθενται σε εξωτερικό μαγνητικό πεδίο.
Όπως αναφέρθηκε, υλικά των οποίων οι κύκλοι υστέρησης έχουν μεγάλες περιοχές διαλύουν μεγάλες ποσότητες θερμότητας, έτσι μπορεί να χρησιμοποιηθεί για γρήγορη θέρμανση, όπως τα σίδηρο ή χάλυβα ταψιά όταν χρησιμοποιούνται σε επαγωγικές εστίες, από παράδειγμα.
Για παραγωγή μόνιμοι μαγνήτες, για παράδειγμα, χρησιμοποιούνται υλικά ικανά να διατηρήσουν τον μαγνητισμό τους, δηλαδή έχουν υψηλή απομακρυσμένη μαγνητοποίηση. Στο παραγωγή του μαγνήτες τεχνητός, με τη σειρά του, είναι επιθυμητό το υλικό να μαγνητίζεται εύκολα, αλλά να μην διατηρεί αυτόν τον μαγνητισμό αφού σταματήσει το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο.
Σύμφωνα με την επιθυμητή τεχνολογική εφαρμογή, μπορούν να χρησιμοποιηθούν διαφορετικά υλικά, με διαφορετικούς κύκλους υστέρησης. Μερικά από αυτά έχουν στενότερους βρόχους, ενώ άλλοι μπορεί να έχουν πιο έντονους κύκλους στην κατακόρυφη κατεύθυνση, για παράδειγμα.
Από τον Rafael Hellerbrock
Καθηγητής φυσικής
Πηγή: Σχολείο της Βραζιλίας - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-histerese-magnetica.htm
