A mágneses hiszterézis az trend, hogy az anyagok ferromágneses jelen van a mágnesesség megőrzése érdekében általuk megszerzett alkalmazásával a mágneses mező külső. A hiszterézis kifejezés innen származik Görög eredetű és jelentése "késés".
Egyes anyagok lehetnek a hiszterézis különböző szintjeiazaz a belső mágneses tartományok orientációjának egy részét képesek fenntartani a belső mágneses mező után is, amelyet általában egy elektromos áram amely egy mágnesszelepen kering.
Nézis: Példák, koncepciók, alkalmazások és a mágnesesség mögött meghúzódó történet
Hogyan működik a mágneses hiszterézis?
A mágneses hiszterézis megtörtént a mágneses tér intenzitásának és irányának szabályozása amely áthalad egy ferromágneses anyagon. Ez a külső mágneses mező általában H szimbólummal jelölveA mágneses domének, amelyek az anyagban lévő mikroszkopikus régiók, összehangolják az atomok mágneses dipólusait a külső mágneses térrel. Ezeknek a kis mágneses doméneknek az egymással való összehangolása az eredő, nulla nélküli mágneses mezőt váltja ki az anyagban.
Mágneses hiszterézis ciklus
A következő ábrán vegye figyelembe a H betűvel jelölt külső mágneses tér (vízszintes) és a betűvel jelölt belső mágneses tér (függőleges irány) közötti kapcsolatot B, amely egy ferromágneses anyag belsejében indukálódik.
Tól eredet a grafikonon a H külső mágneses tér intenzitása fokozatosan növekszik. Ily módon az anyagnak egyre több egymással összehangolt mágneses doménje van, ezáltal elérve a maximális mágnesezést a A pont - az a pont, amikor a telítettségadív a mágnesezés.
A belső mágneses mező telítettsége után a külső mágneses tér fokozatosan csökken, azonban a mágnesezési görbe áthalad a eltérő út, mivel a mágneses domének egy része akkor is ugyanabban az irányban marad, ha a H külső mező nulla, amint az látható B. pont A mágneses mezőt, amely az anyagban a mágneses mező megszűnése után megmarad, az ún maradványmező.
Ne álljon meg most... A reklám után még több van;)
Között B és C pont, az elektromos áram iránya, amely áthalad a szolenoid megfordul, ezért a külső mágneses tér iránya is megfordul. Ahogy a H mező a kezdeti mágnesezés irányával ellentétes irányban növekszik, a az anyag egyre inkább mágnesezetté válik.
A demagnetizálásteljesaz anyag csak a C pontban fordul elő - ezen a ponton meg lehet mérni, hogy mekkora legyen a külső mágneses tér intenzitása, hogy az anyag elveszítse mágnesezettségét, és ezt a mezőt ún. területkényszerítő.
Tól D pont, ha továbbra is növeljük a külső mező intenzitását, az anyag ismét mágnesezni fog, de pólusait megfordítják az A ponthoz képest. A külső mező újbóli csökkentésével az anyag belső mágneses mezője 0-ra csökken területmaradék a E. pont Ennek a megmaradt mezőnek azonban ellentétes értelme lesz a B pontban mért értékkel.
A F pont az anyag megint demagnetizált, de ha továbbra is növeljük a H tér erősségét, a mágneses tartományok még egyszer felsorakoznak, így az anyag visszatér az A pont telítettségi állapotába.
Fontos megjegyezni, hogy a hiszterézis ciklus, a külső mágneses tér által átvitt energia egy részét felhasználják a mágneses tartományok orientálására, és ennek az energiának a másik részét szertefoszlott növekedése formájában Hőenergia, mivel a mágneses dipólusok forgása a molekulák közötti súrlódás közepette történik. Ez az eloszlott energia viszont az arányosa terület a hiszterézis ciklus görbéi alkotják - minél nagyobb ez a terület, annál nagyobb a hőmennyiség, amely elvész a külső környezet számára.
Nézis: Transzformátorok - elektromos feszültséget csökkentő vagy emelő eszközök
A mágneses hiszterézis technológiai alkalmazásai
A mágneses hiszterézist a adatokat írni aszalagok, kártyákmágnesesvagy merevlemezeken, mint amilyeneket a legtöbb modern számítógép adattárolására használnak.
Minél nagyobb a kényszerítés anyagból, annál nagyobb a mágnesezéssel szembeni ellenállásvagyis nagyobbnak kell lennie a külső mágneses tér intenzitásának ahhoz, hogy semmissé tegye az anyag mágnesezettségét. A rendkívül kényszerítő anyagok érdekesek alkalmazásokelektronika, mivel ezekben az alkalmazásokban szükség van arra, hogy a tárolt információk ne károsodjanak könnyen, ha külső mágneses mezőnek vannak kitéve.
Mint említettük, azok az anyagok, amelyek hiszterézis-ciklusainak nagy területe van, nagy mennyiségű hőt bocsátanak el, tehát gyorsan melegíthető, mint az indukciós tűzhelyekben használt vas- vagy acél edények, példa.
Gyártásához állandó mágnesekpéldául olyan anyagokat használnak, amelyek képesek fenntartani a mágnesezettségüket, vagyis nagy a remanens mágnesezettségük. Nál nél termelése mágnesek mesterségesviszont kívánatos, hogy az anyag könnyen mágnesezhető legyen, de a külső mágneses mező megszűnése után nem tartja fenn ezt a mágnesezést.
A kívánt technológiai alkalmazásnak megfelelően különböző, különböző hiszterézis-ciklusokkal rendelkező anyagok használhatók. Némelyiküknek van közelebb hurkja, míg másoknak kifejezettebb ciklusai lehetnek például függőleges irányban.
Rafael Hellerbrock
Fizikatanár
