Magnetisk hysterese er trend som materialer ferromagnetisk til stede for å bevare magnetisering anskaffet av dem ved å bruke en magnetfelt utvendig. Begrepet hysterese er fra Gresk opprinnelse og betyr "forsinkelse".
Noen materialer kan ha forskjellige nivåer av hysterese, det vil si at de er i stand til å opprettholde en del av retningen til magnetiske domener i deres indre, selv etter at det eksterne magnetiske feltet, ofte generert fra en elektrisk strøm som sirkulerer gjennom en solenoid.
Seogså: Eksempler, konsepter, applikasjoner og historien bak magnetisme
Hvordan fungerer magnetisk hysterese?
Magnetisk hysterese er gjort kontrollere intensiteten og retningen til et magnetfelt som passerer gjennom et ferromagnetisk materiale. Dette eksterne magnetfeltet, vanligvis betegnet med symbolet H, får magnetiske domener, som er mikroskopiske regioner inne i materialet, til å justere atomens magnetiske dipoler med det ytre magnetfeltet. Justering av disse små magnetiske domenene produserer et resulterende magnetfelt som ikke er null, indusert i materialet.
Magnetisk hysteresesyklus
Merk i følgende figur forholdet mellom det ytre magnetfeltet (horisontalt), betegnet med bokstaven H, og det indre magnetfeltet (vertikal retning), betegnet med bokstaven. B, som er indusert i et ferromagnetisk materiale.
Fra opprinnelse av grafen økes intensiteten til det eksterne magnetiske feltet H gradvis. På denne måten har materialet mer og mer justerte magnetiske domener, og oppnår dermed maksimal magnetisering i punkt A - punktet der metninggirkurve av magnetisering.
Etter metningen av det indre magnetfeltet avtar det eksterne magnetfeltet gradvis, men magnetiseringskurven går gjennom a annen bane, siden en del av de magnetiske domenene forblir i samme retning selv når det eksterne feltet H er null, sett i punkt B. Magnetfeltet som forblir i materialet etter at magnetfeltet opphører, kalles restfelt.
Ikke stopp nå... Det er mer etter annonseringen;)
Mellom punkt B og C, retningen til den elektriske strømmen som går gjennom solenoid er reversert, derfor blir retningen til det eksterne magnetfeltet også reversert. Når H-feltet øker i motsatt retning av retningen til initial magnetisering, blir materiale blir stadig mer avmagnetisert.
DE demagnetiseringfullstendigav materialet forekommer bare ved punkt C - på dette punktet er det mulig å måle hvilken intensitet det eksterne magnetfeltet må være for at materialet skal miste magnetiseringen, og dette feltet kalles felttvungen.
Fra punkt D, hvis vi fortsetter å øke intensiteten til det eksterne feltet, blir materialet vil magnetisere igjen, men vil ha polene snudd i forhold til punkt A. Ved å senke det ytre feltet igjen vil materialet få sitt indre magnetiske felt redusert til feltrest på punkt E. Imidlertid vil dette gjenværende feltet ha den motsatte følelsen av det som måles ved punkt B.
På punkt F materialet er igjen demagnetisert, men hvis vi fortsetter å øke styrken til H-feltet, vil de magnetiske domenene rette seg opp igjen, slik at materialet vil gå tilbake til metningstilstanden ved punkt A.
Det er viktig å merke seg at i løpet av hysteresesyklus, brukes en del av energien som overføres av det eksterne magnetfeltet til å orientere de magnetiske domenene, og den andre delen av energien er forsvunnet i form av en økning i Termisk energi, siden rotasjonen av de magnetiske dipolene skjer midt i friksjonen mellom molekylene. Denne spredte energien er i sin tur proporsjonalområdet dannet av kurvene til hysteresesyklusen - jo større dette området er, desto større er mengden varme som går tapt til det ytre miljøet.
Seogså: Transformatorer - enheter som senker eller øker elektrisk spenning
Teknologiske anvendelser av magnetisk hysterese
Magnetisk hysterese brukes til skrive data tilbånd, kortmagnetiskeller på harddisker, som de som brukes til datalagring på de fleste moderne datamaskiner.
Jo større tvang av et materiale, jo større er dets motstand mot demagnetiseringdet vil si at jo større intensiteten til det eksterne magnetfeltet må være for å oppheve magnetiseringen av materialet. Svært tvangsmaterialer er interessante for applikasjonerelektronikk, siden det i disse applikasjonene er nødvendig at den lagrede informasjonen ikke lett blir ødelagt når den utsettes for et eksternt magnetfelt.
Som nevnt forsvinner materialer med hysteresesykluser store områder store mengder varme, så kan brukes til å varme raskt opp, slik som jern- eller stålpanner gjør når de brukes i induksjonskoker, av eksempel.
For produksjon av permanente magneterFor eksempel brukes materialer som er i stand til å opprettholde magnetiseringen, det vil si at de har høy restmagnetisering. På produksjon av magneter kunstigi sin tur er det ønskelig at materialet lett magnetiseres, men at det ikke opprettholder denne magnetiseringen etter at det eksterne magnetfeltet har opphørt.
I henhold til ønsket teknologisk anvendelse kan forskjellige materialer, med forskjellige hysteresesykluser, brukes. Noen av dem har nærmere løkker, mens andre for eksempel kan ha mer markerte sykluser i vertikal retning.
Av Rafael Hellerbrock
Fysikklærer
