Hysterezní smyčka: 7 důležitých faktů, které byste měli vědět

Obsah:

• Úvod
• Magnetická hystereze
• Definice hysterezní smyčky
• Hystereze Význam
• Jednoduchá hysterezní smyčka
• Hysterezní smyčka s různými parametry
• Vysvětlení hysterezní křivky
• Propustnost volného prostoru
• Intenzita magnetizace
• Co je magnetická intenzita?
• Co je magnetická susceptibilita?
• Vztah mezi B a H
• Retence a koercivita v hysterezní smyčce
• Zbytkový magnetismus
• Donucovací síla

Hystereze Loop

Definice hysterezní smyčky

Magnetická hystereze je běžným jevem, pokud je magnetický materiál magnetizován a dokončí jeden celý cyklus magnetizace. Když je hustota magnetického toku nebo hustota magnetizace (B) vynesena proti magnetické intenzitě magnetizačního pole (H) pro jeden úplný cyklus magnetizace a demagnetizace, pak je výsledná získaná smyčka známá jako hysterezní smyčka. Křivka hysterezní smyčky se může lišit tvarem a velikostí v závislosti na povaze materiálu.

Hystereze Význam

Toto pochází z řeckého slova „Hysterein“, slovo hystereze bylo odvozeno, což znamená zaostávání.

Hysterezní křivka

Hysterezní smyčka s různými parametry

Vysvětlení hysterezní křivky

• Když se zvyšuje intenzita magnetizačního pole (H), zvyšuje se také hustota magnetického toku materiálu (B), protože stále více domén je zarovnáno ve směru externě aplikovaného magnetického pole. Tato část je zobrazena na výše uvedeném obrázku, jak můžeme pozorovat od počátečního bodu do bodu „a“.
• Když jsou všechny domény zarovnány kvůli rostoucímu vnějšímu poli, materiál se magneticky nasytí, tj. Nastane jev nasycení. Kromě toho, pokud se zvýší magnetická intenzita (H), hustota magnetického toku (B) se nezmění, zůstane stejná, jak si můžeme všimnout na obrázku, že po dosažení bodu „a“ se B stane konstantní.
• Nyní, pokud je magnetická intenzita (H) snížena, hustota magnetického toku (B) také klesá, ale zaostává za magnetickou intenzitou (H). Na obrázku si tedy můžeme všimnout, že když se magnetická intenzita (H) v bodě „b“ stane nulovou, hustota magnetického toku (B) se nesníží na nulu. Hodnota hustoty magnetického toku (B) je materiálem zachována, když je magnetická intenzita (H) rovna „0“, je považována za „retentivitu“.
• Dále, pokud je směr vnějšího magnetického pole obrácen a velikost magnetické intenzity (H) se zvýší, materiál začne demagnetizovat. Pozorování v bodě „c“, hustota magnetického toku (B), se ukáže jako „0“. Tato hodnota magnetické intenzity (H), která je potřebná ke snížení hustoty magnetického toku (B) na nulu, se nazývá „koercitivita“.
• Nyní, když se magnetizační pole aplikované v opačném směru dále zvětšuje, materiál se opět nasytí, ale v opačném směru, jak je vidět na schématu v bodě „d“.
• Když se toto reverzní magnetizační pole sníží, hustota magnetického toku (B) opět zaostává za magnetickou intenzitou (H) a v bodě „e“ se magnetická intenzita (H) stane nulovou, ale hustota magnetického toku (B) se nesníží na nulu .
• Opět platí, že když je aktuální směr magnetického pole obrácen a magnetická intenzita (H) je opět zvýšena od nuly, cyklus se opakuje.

Oblast obklopená smyčkou představuje ztrátu energie během celého cyklu magnetizace a demagnetizace.

Propustnost volného prostoru

Propustnost volného prostoru, μ_o, je konstantní parametr představovaný přesnou hodnotou 4π x 10^-7 H / m se používá pro vzduch. Tato konstanta μo se objevuje v Maxwellových rovnicích, které popisují a spojují elektrická a magnetická pole spolu s vlastnostmi elektromagnetické záření, tj. pomáhá přiřazovat a definovat veličiny jako permeabilita, hustota magnetizace, magnetická intenzita atd.

Magnetická hystereze byla v tomto článku podrobně popsána. ale kromě toho musíme vyjasnit několik konceptů souvisejících s magnetizací, jako je propustnost, retence ve volném prostoru a na jiném médiu.

Intenzita magnetizace

Magnetický materiál v magnetickém poli generuje v tomto materiálu indukovaný dipólový moment a tento moment na jednotku objemu je rozpoznán jako intenzita magnetizace (I) nebo hustota magnetizace.

  = 

Kde   je čistý indukovaný dipólový moment. Jeho jednotka je Am^-1

Co je magnetická intenzita?

K magnetizaci magnetického materiálu je třeba použít magnetické pole. Poměr tohoto magnetizačního pole k propustnosti volného prostoru je známý jako magnetická intenzita H.

  = 

Kde , vnější magnetické pole se také nazývá hustota magnetického toku.

Jednotkou magnetické intenzity je Am^-1 stejné jako u intenzity magnetizace.

Co je magnetická susceptibilita?

Poměr velikosti intenzity magnetizace k magnetické intenzitě se nazývá magnetická susceptibilita (). Magnetickou náchylnost lze vysvětlit jako míru snadnosti, s jakou lze magnetický materiál magnetizovat. Materiál s vyšší hodnotou magnetické susceptibility bude tedy snadněji magnetizován ve srovnání s ostatními, které mají nižší hodnotu magnetické susceptibility.

  =   kde symboly mají svůj obvyklý význam.

Magnetická susceptibilita je skalární veličina a bez dimenze, tedy bez jednotky.

Co je magnetická permeabilita?

Magnetická permeabilita je poměr hodnoty čistého magnetického pole uvnitř materiálu k hodnotě magnetické intenzity. Zde je síťové magnetické pole uvnitř materiálu vektorovým přídavkem aplikovaného magnetického pole a magnetického pole pro magnetizaci této hmoty. Magnetickou permeabilitu lze jednoduše vysvětlit jako míru míry, v jaké magnetizační pole může proniknout (proniknout) do daného magnetického materiálu.

 =  

Magnetická permeabilita je skalární veličina a její jednotka je   

Dalším pojmem spojeným s magnetickou permeabilitou je relativní permeabilita, kterou lze definovat jako poměr permeability média k permeabilitě volného prostoru.

Vztah mezi B a H

Celkové magnetické pole B nazývané také hustota toku je součet čar magnetického pole vytvořených uvnitř určené oblasti. Představuje to symbol B.

Jako magnetickou intenzitu H, která je přímo úměrná vnějšímu magnetickému poli, lze tedy konstatovat, že intenzitu magnetického pole nebo magnetickou intenzitu H lze zvýšit zvýšením buď velikosti proudu, nebo počtu závitů cívky, ve které magnetické pole materiál je uchován.

Víme, že B = μH nebo B = H

μ_r nemá konstantní hodnotu, spíše záleží na intenzitě pole, proto u magnetických materiálů poměr hustoty toku nebo celkového magnetického pole k síle magnetického pole nebo magnetické intenzitě známé B / H.

Proto dostaneme nelineární křivku, když vykreslíme magnetický tok (B) a magnetickou intenzitu (H) v ose X, respektive v ose Y. Ale pro cívky bez vnitřního materiálu, tj. Magnetický tok není indukován uvnitř žádného materiálu, ale je indukován ve vakuu nebo v případě jakéhokoli nemagnetického jádra materiálu, jako jsou dřevo, plasty atd.

Můžeme pozorovat, že hustota toku pro výše uvedené materiály, tj. Železo a ocel, se s rostoucím množstvím intenzity magnetického pole stává konstantní a toto je známé jako nasycení jako saturace hustoty magnetického toku pro vyšší hodnoty magnetické intenzity. Když je magnetická intenzita nízká, a proto je aplikovaná magnetická síla nízká, zarovná se pouze několik atomů v materiálu. Se zvyšující se magnetickou intenzitou se zbytek snadno vyrovná.

S narůstajícím H, jak se stále více toku zahlcuje ve stejné oblasti průřezu feromagnetického materiálu, je však v tomto materiálu k dispozici velmi málo atomů, aby se vyrovnaly; pokud tedy zvýšíme H, magnetický tok (B) se dále nezvyšuje, a proto se nasytí. Jak již bylo zmíněno dříve, saturace jevu je omezena na železné jádro elektromagnetů.

Retence a koercivita v hysterezní smyčce

Retentivita

Retentivně materiálu je míra množství magnetického pole zbývajícího v materiálu, když je odstraněno vnější magnetizační pole. Lze ji také definovat jako schopnost materiálu zachovat si část svého magnetismu i po ukončení procesu magnetizace. Retentivně závisí na vlastnostech materiálů.

Po magnetizaci magnetického materiálu zůstávají některé elektrony v atomech vyrovnány ve směru původního směru magnetického pole a chovají se jako malé magnety s vlastními dipólovými momenty a nevracejí se ke zcela náhodnému vzoru jako ostatní. Z tohoto důvodu v materiálech zůstává určité množství magnetického pole nebo obecného magnetismu. Feromagnetické materiály mají ve srovnání s jinými magnetizujícími materiály relativně vysokou retenci, takže jsou ideální pro konstrukci permanentních magnetů.

Zbytkový magnetismus

Zbytkový magnetismus je množství hustoty magnetického toku, které může být zadrženo magnetickým materiálem, a schopnost ho zadržet je známá jako retence materiálu.

Donucovací síla

Donucovací síla může být definována jako velikost magnetizační síly potřebná k odstranění zbytkového magnetismu zadrženého materiálem.

V dalších částech se budeme zabývat typy magnetů, permanentních magnetů a elektromagnetů založených na vlastnostech a povaze materiálů.

Další článek týkající se elektroniky klikněte zde

Také čtení:

• Magnetický tok a plocha
• Je magnetické pole nulové
• Jehla je magnetická
• Je magnetický tok záporný
• Je Jupiter magnetický
• Je zlato magnetické
• Je neodym magnetický
• Je kobalt magnetický
• Magnetický tok a napětí
• Hliník je magnetický