Реч хистереза уведена је из старогрчке речи где се значење односи на „заостајање“ или „неадекватност“. Појам магнетна хистереза основао је 1890. године научник Јамес Алфред Евинг да би знао перформансе и проводљивост магнетних супстанци. Пре 1890. године рад на овом концепту хистереза у механичким мрежама извео је Јамес Маквелл. Сходно томе, модели који су развијени из хистерезе добили су већи значај у радовима везаним за апсорпцију и магнетизам. Тада је математичка анализа магнетне хистерезе у периоду 1970-их била позната од стране Марк Красносел-а и његовог тима. А сада наш чланак објашњава магнетну хистерезу, Б-Х криву, њено понашање и примене.
Шта је магнетна хистереза?
Ово је феномен густине магнетизације „Б“ који заостаје за магнетном силом „Х“ која се јавља у магнетној супстанци и назива се „магнетна хистереза“. Да би било јасно, то се може објаснити када је магнетна супстанца први пут под магнетизацијом, а затим на други начин, који завршава један пуни циклус магнетизације, тада се развија густина флукса која заостаје за силом магнетизације.
Магнетни материјал
За магнетне супстанце попут гвожђа, чак и када нису под магнетним пољем, задржаће се одређени део поравнања. Да би били магнетизовани, потребна им је примена топлоте или магнетног поља у обрнутом смеру. Постоје разне врсте магнетних супстанци као што су пара, диа, Ферро и анти- феромагнетни материјала. Са феромагнетним супстанцама, хистерезна петља се лако може развити.
Магнетна хистерезна петља
Петља хистерезе дефинише однос који постоји између поља магнетирања и количине ефекта магнетизације. У време модификације спољног магнетног поља у феромагнетном материјалу, развијаће се петља хистерезе. Доњи графикон описује положаје и детаљну анализу.
Петља хистерезе
Петља се формира током мерења Б за вишеструке вредности Х и ако су ове вредности означене као графички облик, тада формира петљу. Ево,
- Вредност „Б“ се повећава када се истовремено повећава вредност „Х“.
- Повећавање удара магнетног поља повећава вредност магнетизма и на крају долази до тачке „А“, која се назива тачком засићења у којој „Б“ остаје константна.
- Смањивањем количине магнетног поља, утицај магнетизма се такође смањује. Али вредности „Б“ и „Х“ су сличне, што је „0“, магнетна супстанца има мало својстава магнетизма и то се дефинише или као резидуални магнетизам или као задржавање.
- А када дође до опадања ефекта магнетног поља, својство магнетизма такође ће се смањити. А на „Ц“, материјал се у потпуности размагнетизира и нема нула магнетних својстава.
- Оба ова поступка кретања унапред и уназад завршавају један читав циклус и формирају петљу која се назива петља хистерезе.
Магнетизација или Б-Х крива
Са горњом основном теоријом јасно нам је да су криве магнетне хистерезе различите за различите врсте материјала. Из доње слике уочено је да се густина флукса повећава одговарајуће јачини поља све док не дође до одређене вредности, а након ове тачке густина флукса остаје како константна равномерна јачина поља остаје да расте.
То се дешава из разлога што постоји ограничење за флукс количина густине коју би језгро могло да развије јер су читави домени присутни у супстанци гвожђа тачно поравнати. После овога, он не показује утицај на „М“, а на графикону се тачка у којој је густина флукса на максималној вредности назива магнетна засићеност.
Засићење се развија услед случајног поравнања распореда молекула унутар основне супстанце и то модификује мале честице унутар супстанце да би се тачно поравнало. Када се вредност „Х“ повећа, постојаће савршенији распоред молекуларних честица док не досегну да развију повећану густину флукса. И такође повећање снаге магнетног поља због појачања у електричном Тренутни вала преко завојнице неће показати никакав ефекат
Магнетне хистерезне петље за меке и тврде материјале
Резултат магнетне хистерезе је неискоришћено расипање енергије у топлотном облику где је расипана енергија линеарно пропорционална опсегу петље хистерезе. Губици настали због магнетне хистерезе такође показују утицај на наизменични тип трансформатори где су честе варијације у тренутном смеру. Због тога магнетни полови у материјалу језгра стварају губитке јер непрестано окрећу свој смер. Слике доле приказују петљу хистерезе и у меканим и у тврдим материјалима.
У меканом магнету
Петља у меком магнету
У тврдом магнету
Крива хистерезе у тврдом магнету
Обртне завојнице које су присутне у једносмерним системима такође ће развити губитке због хистерезе јер непрекидно пролазе кроз јужни и северни магнетни пол. Као што је већ речено, графикон петље хистерезе заснован је на понашању магнетног материјала који се користи.
Преостали магнетизам
Из петље магнетне хистерезе, количина густине флукса коју одржава магнетна супстанца назива се резидуалним магнетизмом. А количина одржавања назива се задржавањем супстанце.
Присилна сила
Количина силе магнетизације која је неопходна за уклањање преосталог магнетног својства из материјала назива се присилном силом. Да би завршили петљу хистерезе, магнетна сила ‘Х’ је појачана у супротном смеру док не дође до тачке засићења. А вредност „Х“ достићи ће нулу и петља долази до путање „де“, где је путања „ое“ резидуално магнетно својство када је путања у супротном смеру.
Резултат магнетне хистерезе је неумереност расипане енергије као у облику топлоте. Енергија која се расипа је у односу на опсег хистерезне петље. Нарочито постоје две врсте магнетних материјала тамо где су мекани магнетни материјал и тврди магнетни материјал .
Апликације
Неколико од примене магнетне хистерезе су:
Како магнетне супстанце имају проширени опсег хистерезне петље, оне су примењене у уређајима као што су
- Хард диск
- Уређаји за снимање звука
- Магнетне траке
- Кредитне картице
Такође, постоје супстанце стегнуте магнетне хистерезне петље и оне се користе у
Запослен у пригушивању угаоног кретања сателита у минималној Земљиној орбити због појаве свемирског доба.
И на крају, овде се ради о концепту магнетне хистерезе. У овом чланку упознали смо петљу хистерезе, Б-Х криву, заостали магнетизам, силу принуде и како се петља разликује за меку и тврду магнетну супстанцу и њене примене. Даље је важно знати о чему се ради важност петље хистерезе ?
