היסטריה מגנטית: מה זה, מחזור, יישומים

היסטריה מגנטית היא ה מגמה שחומרת פרומגנטית נוכח כדי לשמר מגנטיזציה שנרכשו על ידי יישום א שדה מגנטי חיצוני. המונח היסטריה הוא מ מקור יווני ופירושו "עיכוב".

יש חומרים מסוימים רמות שונות של היסטריהכלומר, הם מסוגלים לשמור על חלק מכיוון התחומים המגנטיים בפנים שלהם גם לאחר השדה המגנטי החיצוני, הנוצר בדרך כלל זרם חשמלי שמסתובב דרך סולנואיד.

תראהגַם: דוגמאות, מושגים, יישומים והסיפור שמאחורי מגנטיות

כיצד עובדת היסטריה מגנטית?

היסטריה מגנטית נעשית שליטה בעוצמה ובכיוון של שדה מגנטי שעובר דרך חומר פרומגנטי. שדה מגנטי חיצוני זה, בדרך כלל מסומן על ידי הסמל H, גורם לתחומים המגנטיים, שהם אזורים מיקרוסקופיים בתוך החומר, ליישר את הדיפולות המגנטיות של האטומים עם השדה המגנטי החיצוני. יישור התחומים המגנטיים הקטנים הללו מייצר שדה מגנטי שאינו אפס שנוצר בתוך החומר.

מחזור היסטריה מגנטית

שימו לב באיור הבא את הקשר בין השדה המגנטי החיצוני (אופקי), המסומן באות H, לבין השדה המגנטי הפנימי (כיוון אנכי), המסומן באות. ב, המושרה בתוך חומר פרומגנטי.

מחזור היסטרזיס - תמונה ראשית

מ ה מָקוֹר של הגרף, עוצמת השדה המגנטי החיצוני גדלה בהדרגה. לפיכך, לחומר יש יותר ויותר תחומים מגנטיים מיושרים, ובכך להגיע למגנטיות מקסימאלית ב

נקודה א הנקודה בה ה רִוּוּינותןעֲקוּמָה של מגנטיזציה.

לאחר הרוויה של השדה המגנטי הפנימי, השדה המגנטי החיצוני פוחת בהדרגה, אולם עקומת המגנטיות עוברת דרך a נתיב שונה, מכיוון שחלק מהתחומים המגנטיים נשאר באותו כיוון גם כאשר השדה החיצוני H הוא אפס, כפי שנראה נקודה ב ' השדה המגנטי שנשאר בחומר לאחר הפסקת השדה המגנטי נקרא שדה שאריות.

בין ה נקודות B ו- C, כיוון הזרם החשמלי העובר דרך ה - סולנואיד הוא הפוך, מכיוון שגם כיוון השדה המגנטי החיצוני הפוך. ככל ששדה H גדל בכיוון ההפוך לכיוון המגנטיזציה הראשונית, ה- חומר הופך יותר ויותר למגנוגז.

ה דה-מגנטיזציהלְהַשְׁלִיםשל החומר מתרחש רק בנקודה C - בשלב זה, ניתן למדוד מהי עוצמת השדה המגנטי החיצוני כדי שהחומר יאבד את המגנטיזציה שלו, ושדה זה נקרא שדהכפייה.

מ ה נקודה ד, אם נמשיך להגביר את עוצמת השדה החיצוני, ה- חומר יתמגנט שוב, אך מוטותיהם יתהפכו ביחס לנקודה A. על ידי הורדת השדה החיצוני שוב, יופחת השדה המגנטי הפנימי לחומר שדהשָׂרִיד ב נקודה E. עם זאת, לשדה שנשאר זה יהיה חוש הפוך לזה שנמדד בנקודה B.

ב נקודה F החומר שוב הוצא מגורם, אך אם נמשיך להגביר את חוזק שדה H, התחומים המגנטיים יסתדרו פעם נוספת, כך שהחומר יחזור למצב הרוויה בנקודה A.

חשוב לציין שבמהלך מחזור היסטריה, חלק מהאנרגיה המועברת על ידי השדה המגנטי החיצוני משמש לכיוון התחומים המגנטיים, והחלק האחר של אנרגיה זו הוא התפוגג בצורה של עלייה ב אנרגיית תרמית, מכיוון שהסיבוב של הדיפולות המגנטיות מתרחש בעיצומו של החיכוך בין המולקולות. האנרגיה המפוזרת הזו, מצדה, היא יַחֲסִיהאזור נוצר על ידי עקומות מחזור ההיסטרזה - ככל שאזור זה גדול יותר, כך כמות החום שאובדת לסביבה החיצונית גדולה יותר.

תראהגַם: רובוטריקים - מכשירים המורידים או מעלים מתח חשמלי

יישומים טכנולוגיים של היסטריה מגנטית

היסטריה מגנטית משמשת ל לכתוב נתונים לקלטות, קלפיםמַגנֶטִיאו בכוננים קשיחים, כמו אלה המשמשים לאחסון נתונים ברוב המחשבים המודרניים.

ככל שהגדול יותר כַּפיָנוּת של חומר, כך הוא גדול יותר התנגדות לדה-מגנטיזציהכלומר, עוצמת השדה המגנטי החיצוני חייבת להיות גדולה יותר כדי לבטל את המגנטיזציה של החומר. חומרי כפייה מאוד מעניינים עבור יישומיםמכשירי חשמלמכיוון שביישומים אלה יש צורך שהמידע המאוחסן לא ייהרס בקלות כאשר הוא נחשף לשדה מגנטי חיצוני.

כאמור, חומרים שמחזורי ההיסטריה שלהם כוללים שטחים גדולים מפזרים כמויות גדולות של חום, כך ניתן להשתמש בהם לחימום מהיר, כפי שעושים מחבתות ברזל או פלדה כאשר משתמשים בהם בכיריים אינדוקציה, על ידי דוגמא.

לייצור של מגנטים קבועים, למשל, משתמשים בחומרים המסוגלים לשמור על המגנטיזציה שלהם, כלומר יש להם מגנטיזציה של שאריות גבוהה. בְּ ייצור של מגנטים מְלָאכוּתִי, בתורו, רצוי שהחומר יתמגנט בקלות, אך שלא ישמור על מגנטיזציה זו לאחר שהשדה המגנטי החיצוני פסק.

על פי היישום הטכנולוגי הרצוי, ניתן להשתמש בחומרים שונים, עם מחזורי היסטריה שונים. לחלקם יש לולאות קרובות יותר, בעוד שאחרים עשויים להיות בעלי מחזורים בולטים יותר בכיוון האנכי, למשל.

מאת רפאל הלרברוק
מורה לפיזיקה

מָקוֹר: בית ספר ברזיל - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-histerese-magnetica.htm