Петля гістерезису

Цикл гістерезису є графом B-H з чотирма квадрантами, з якого виходять втрати гістерезису, коерцитивна сила і затримка магнітного матеріалу.
Щоб зрозуміти петлю гістерезису, ми припустимо, що потрібно взятимагнітний матеріал для використання в якості ядра, навколо якого намотаний ізольований провід. Котушки підключені до джерела живлення (DC) через змінний резистор для зміни струму I. Ми знаємо, що струм I прямо пропорційний величині сили намагнічування (H)

Де, N = немає. повороту котушки і l — ефективна довжина котушки. Щільність магнітного потоку цього ядра становить B, яка прямо пропорційна силі намагнічування H.

Тепер ми повинні знати деякі важливі терміни, пов’язані з цим Hysteresis Loop.

Визначення гістерезису

Гістерезис магнітного матеріалу є властивістю, завдяки якій щільність потоку (В) цього матеріалу відстає від сили намагнічування (Н).

Визначення сили примусу

Коерцитивну силу визначають як негативне значення сили намагнічування (-Н), що зменшує залишкову щільність потоку матеріалу до нуля.

Щільність залишкового потоку

Залишкова щільність потоку — це певне значення магнітного потоку на одиницю площі, що залишається в магнітному матеріалі без присутності сили намагнічування (тобто H = 0).

Визначення ретенційності

Вона визначається як ступінь, до якої магнітний матеріал набуває магнетизм після того, як сила намагнічування (Н) зведена до нуля.
Тепер давайте зробимо крок за кроком, щоб зробити чітке уявлення петля гістерезису.

• Крок 1:
  При струмі живлення I = 0, тому немає наявності густини потоку (B) і сили намагнічування (H). Відповідна точка є «O» на графіку вище.
• Крок 2:
  Коли струм збільшується від нульового значення до певної величини, сила намагнічування (H) і щільність потоку (B) обидві встановлюються і збільшуються після шляху o — a.
• Крок 3:
  Для певного значення струму щільність потоку (B) стає максимальною (B_макс). Точка вказує на магнітну насиченість або максимальну щільність потоку цього матеріалу серцевини. Всі елементи матеріалу сердечника ідеально узгоджені. Звідси H_макс позначена на осі Н. Таким чином, жодна зміна величини B з подальшим збільшенням H не виникає за межами точки «a».
• Крок 4:
  Коли значення струму зменшується від його значення насичення магнітного потоку, H зменшується разом з декрементом B, не слідуючи попередньому шляху, йдучи за кривою a — b.
• Крок 5:
  Точка «b» вказує H = 0 для I = 0 з aпевне значення B. Це відставання B від H називається гістерезисом. Точка «b» пояснює, що після видалення сили намагнічування (Н) властивість магнетизму з малим значенням залишається в цьому магнітному матеріалі і відома як залишковий магнетизм_r). Тут o — b — величина залишкової щільності потоку за рахунок утримування матеріалу.
• Крок 6:
  Якщо напрямок струму I змінюється на протилежне, напрямок H також змінюється. Приріст H у зворотному напрямку після шляху b — c зменшує величину залишкового магнетизму (B_r), яка дорівнює нулю в точці «c» з певним негативним значенням H. Це негативне значення H називається коерцитивною силою (H)_c)
• Крок 7:
  H більше збільшується в негативному напрямкудалі; B отримує зворотний шлях після шляху c — d. У точці dd знову відбувається магнітне насичення, але в протилежному напрямку щодо попереднього випадку. У точках «d», B і H отримують максимальні значення в зворотному напрямку, тобто (-B_m і -H_m).
• Крок 8:
  Якщо ми зменшимо значення H в цьому напрямку, B знову зменшиться після шляху de. У точці «e» H отримує нульове значення, але B має кінцеве значення. Точка «е» означає залишковий магнетизм (-B)_r) матеріалу магнітопроводу в протилежному напрямку щодо попереднього випадку.
• Крок 9:
  Якщо напрямок H знову змінюється на протилежну сторону за допомогою реверсування струму I, то залишковий магнетизм або густина залишкового потоку (-B)_r) знову зменшується і дорівнює нулю в точці «f»наступний шлях e — f. Знову подальше збільшення H, значення B зростає від нуля до його максимального значення або рівня насичення в точці наступного шляху f -.

Шлях a — b — c — d — e — f — формує петлю гістерезису.
[NB: форма і розмір петлі гістерезису залежать від природи вибраного матеріалу]

Основні переваги петля гістерезису наведені нижче.

1. Менша область петлі гістерезису символізує меншу втрату гістерезису.
2. Петля гістерезису забезпечує величину ретенційності і коерцитивності матеріалу. Таким чином, спосіб вибору ідеального матеріалу для виготовлення постійного магніту, серцевини машин стає легше.
3. З графіка B-H можна визначити залишковий магнетизм і таким чином вибирати матеріал для електромагнітів легко.

Причини гістерези. Гістерезис магнітний: опис, властивості, практичне застосування

Гістерезис у загальному понятті (від грецького – відстає) — це властивість певних фізичних, біологічних та інших систем, що реагують на відповідні дії з урахуванням поточного стану, а також передісторії.

Гістерезис характерний т.зв. «насиченням», та різними траєкторіями відповідних графіків, що відзначають стан системи на даний момент часу. Останні, зрештою, мають форму гострокутної петлі.

Якщо ж розглядати безпосередньо електротехніку, то кожен електромагнітний сердечник після закінчення впливу електричного струму протягом деякого часу зберігає власне магнітне поле, яке називається залишковим магнетизмом.

Його величина залежить, насамперед, від властивостей матеріалу: у загартованої сталі вона значно вища, ніж у м’якого заліза.

Але, у будь-якому разі, явище залишкового магнетизму завжди при перемагнічуванні сердечника, коли необхідно розмагнітити його до нуля, а потім змінити полюс на протилежний.

Будь-яка зміна напрямку струму в обмотці електромагніту передбачає (через наявність вищезгаданих властивостей матеріалу) попереднє розмагнічування сердечника. Тільки після цього він може міняти свою полярність — це відомий закон фізики.

Для перемагнічування у зворотному напрямку потрібний відповідний магнітний потік.

Іншими словами: зміна сердечника не «встигає» за відповідними змінами магнітного потоку, що оперативно створює обмотка.

Ось ця тимчасова затримка намагнічування сердечника від змін магнітних потоків і отримала назву електротехніки як гістерезис.

Кожне перемагнічування сердечника передбачає позбавлення залишкового магнетизму шляхом впливу протиспрямованим магнітним потоком. Насправді це призводить до певних втрат електроенергії, які витрачаються на подолання «неправильної» орієнтації молекулярних магнітиків.

Останні виявляються як виділення тепла, і представляють звані витрати на гистерезис.

Таким чином, сталеві сердечники, наприклад, статорів або якорів електродвигунів або генераторів, а також повинні мати по можливості найменшу кореляційну силу. Це дозволить знизити гістерезисні втрати, підвищивши в результаті ККД відповідного електричного агрегату або приладу.

Сам процес намагнічування визначається відповідним графіком – так званою петлею гістерези. Вона являє собою замкнуту криву, що відображає залежність швидкості намагнічування від зміни динаміки напруженості зовнішнього поля.

Велика площа петлі має на увазі, відповідно, і великі витрати на перемагнічування.

Також практично у всіх електронних приладах спостерігається таке явище, як тепловий гістерезис – неповернення після прогріву апаратури до первісного стану.

Виявлення гістерези використовується в різних магнітних носіях інформації (наприклад, тригерах Шмідта), або в спеціальних гістерезисних електродвигунах.

Широке поширення цей фізичний ефект знайшов також у різних пристроях, призначених для придушення різних шумів (брязкіт контактів, швидкі коливання тощо) у процесі перемикання логічних схем.

Буває гістерезис магнітний, сегнетоелектричний, динамічний, пружний. Він також зустрічається в біології, ґрунтознавстві, економіці. Причому суть цього визначення практично однакова. Але в статті йтиметься саме про магнітний, ви дізнаєтеся докладніше про це явище, від чого воно залежить і коли виявляється. Дане явище вивчається у вузах із технічною спрямованістю, до шкільної програми не входить, тому не кожен знає про нього.

Гістерезис магнітний

Це необоротна і неоднозначна залежність показника намагніченості речовини (причому це, як правило, феромагнетики магнітоупорядковані) від зовнішнього. При цьому поле постійно змінюється — зменшується або збільшується. Загальна причина існування гістерези — це наявність у мінімумі термодинамічного потенціалу нестабільного стану та стабільного, а також є незворотні переходи між ними. Гістерезис — це також прояв магнітного орієнтаційного 1-го роду. При них переходи від однієї до іншої фаз відбуваються через метастабільні стани. Характеристика — це графік, який зветься «петля гістерези». Іноді ще його називають «кривою намагніченістю».

Петля гістерезису

На графіку залежності М від Н можна бачити:

1. З нульового стану, при якому М=0 та Н=0, зі збільшенням Н росте та М.
2. Коли поле збільшується, то намагніченість стає практично постійною та дорівнює значенню насичення.
3. При зменшенні Н відбувається зворотне зміна, але коли Н=0, намагніченість М нічого очікувати дорівнює нулю. Цю зміну можна побачити по кривій розмагнічування. І коли Н=0, М набуває значення, рівне залишкової намагніченості.
4. У разі збільшення Н в інтервалі -Нт… +Нт відбувається зміна намагніченості вздовж третьої кривої.
5. Усі три криві, що описують процеси, з’єднуються та утворюють своєрідну петлю. Вона і описує явище гістерези — процеси намагнічування і розмагнічування.

Енергія намагнічування

Петля вважається несиметричною в тому випадку, коли максимуми поля Н1, які прикладаються у зворотному та прямому напрямках, не є однаковими. Вище була описана петля, яка характерна для повільного процесу перемагнічування. При них відбувається збереження квазірівноважних зв’язків між значеннями Н і М. Потрібно звернути увагу на те, що при намагнічуванні або розмагнічуванні відбувається відставання М від Н. І це призводить до того, що вся та енергія, яка набуває феромагнітного матеріалу під час намагнічування, віддається не повністю при проходженні циклу розмагнічування. І ось ця різниця йде вся в нагрів феромагнетика. І петля магнітної гістерези виявляється в цьому випадку несиметричною.

Форма петлі

Залежить форма петлі від багатьох параметрів — намагніченості, наявності втрат і т. д. Також великий вплив надає і хімічний склад феромагнетика, структурний стан його, температура, характер і розподіл дефектів, наявність обробки (теплової, термомагнітної, механічної). Отже, гістерезис феромагнетиків можна змінювати, піддаючи матеріали механічній обробці. Від цього змінюються усі характеристики матеріалу.

Гістерезисні втрати

Під час динамічного перемагнічування феромагнетика змінним магнітним полем спостерігаються втрати. Причому вони становлять лише малу частку повних магнітних втрат. Якщо петлі мають однакову висоту (однакове максимальне значення намагніченості М), петля динамічного вигляду виявляється ширшою за статичну. Відбувається це через те, що до всіх втрат додаються нові. Це динамічні втрати, вони зазвичай пов’язані з магнітною в’язкістю. У сумі виходять досить суттєві втрати на гістерезис.

Однодоменні феромагнетики

Якщо частинки мають різний розмір, протікає процес обертання. Відбувається це через те, що створення нових доменів невигідне з енергетичної точки зору. Але процесу обертання частинок заважає анізотропія (магнітна). Вона може мати різне походження — утворюватися в самому кристалі, виникати внаслідок пружної напруги тощо). Але саме з допомогою цієї анізотропії намагніченість утримується внутрішнім полем. Його ще називають ефективним полем магнітної анізотропії. І гістерезис магнітний виникає внаслідок того, що намагніченість змінюється у двох напрямках – прямому та зворотному. Під час перемагнічування однодоменних феромагнетиків відбувається кілька стрибків. Вектор намагніченості М розгортається у бік поля Н. Причому поворот може бути однорідним чи неоднорідним.

Багатодоменні феромагнетики

У них крива намагнічування будується за подібним образом, але процеси протікають інші. При перемагнічуванні відбувається зміщення меж доменів. Отже, однією з причин виникнення гістерези може бути затримка зсувів кордонів, а також незворотні стрибки. Іноді (якщо у феромагнетиків досить велике поле) гістерезис магнітний визначається затримкою росту та утворення зародків перемагнічування. Саме із цих зародків утворюється доменна структура феромагнітних речовин.

Теорія гістерези

Варто враховувати, що гістерези відбувається також при обертанні поля Н, а не тільки при його зміні за знаком і величиною. Називається це гістерезисом магнітного обертання і відповідає зміні напряму намагніченості М із зміною напрямку поля Н. Виникнення гістерези магнітного обертання спостерігається також при обертанні досліджуваного зразка щодо фіксованого поля Н.

Крива намагнічування також характеризує магнітну структуру домену. Структура змінюється під час проходження процесів намагнічування та перемагнічування. Зміни залежать від того, наскільки зміщуються межі доменів, впливу зовнішнього магнітного поля. Абсолютно все, що здатне затримати всі процеси, описані вище, переводить феромагнетики в нестабільний стан і є причиною того, що виникає магнітний гістерезис.

Потрібно врахувати, що гістерезис залежить від багатьох параметрів. Намагніченість змінюється під впливом зовнішніх факторів – температури, пружної напруги, отже, виникає гістерезис. При цьому з’являється гістерезис не тільки намагніченості, але й усіх властивостей, від яких він залежить. Як можна бачити звідси, явище гістерези можна спостерігати не тільки при намагнічуванні матеріалу, але і при інших фізичних процесах, пов’язаних прямо або опосередковано з ним.

Гістерезис

Явище магнітної гістерези спостерігається не тільки при зміні поля Hза величиною та знаком, але також і при його обертанні (гістерезис магнітного обертання), що відповідає відставанню (затримці) у зміні напряму Mзі зміною напряму H. Гістерезис магнітного обертання виникає також при обертанні зразка щодо фіксованого напрямку H.

Теорія явища гістерези враховує конкретну магнітну доменну структуру зразка та її зміни в ході намагнічування та перемагнічування. Ці зміни обумовлені усуненням доменних кордонів і зростанням одних доменів рахунок інших, і навіть обертанням вектора намагніченості в доменах під впливом зовнішнього магнітного поля. Все, що затримує ці процеси та сприяє попаданню магнетиків у метастабільні стани, може спричиняти магнітну гістерезу.

У однодоменних феромагнітних частках (у частках малих розмірів, у яких освіта доменів енергетично невигідно) можуть іти лише процеси обертання M. Цим процесам перешкоджає магнітна анізотропія різного походження (анізотропія самого кристала, анізотропія форми частинок та анізотропія пружних напруг). Завдяки анізотропії, Mначебто утримується деяким внутрішнім полем (ефективним полем магнітної анізотропії) вздовж однієї з осей легкого намагнічування, що відповідає мінімуму енергії. Магнітний гістерезис виникає через те, що два напрямки M(за і проти) цієї осі в магнітоодноосному зразку або кілька еквівалентних (за енергії) напрямків Мв магнітомногоосному зразку відповідають станам, відокремленим один від одного потенційним бар’єром (пропорційним). При перемагнічуванні однодоменних частинок вектор Mпоруч послідовних незворотних стрибків повертається у напрямку H. Такі повороти можуть відбуватися як однорідно, і неоднорідно за обсягом. При однорідному обертанні Mкоерцитивна сила. Більш універсальним є механізм неоднорідного обертання M. Проте найбільше впливає він у разі, коли основну роль грає анізотропія форми частинок. При цьому може бути суттєво менше ефективного поля анізотропії форми.

Сегнетоелектричний гістерезис— неоднозначна петлеподібна залежність поляризації Pсегнетоелектриків від зовнішнього електричного поля Eпри його циклічній зміні. Сегнетоелектричні кристали володіють у певному температурному інтервалі спонтанної (самовільної, тобто виникає без зовнішнього електричного поля) електричної поляризацією P c. Напрямок поляризації може бути змінено електричним полем. При цьому залежність P(E) у полярній фазі неоднозначна, значення Pпри цьому Eзалежить від передісторії, тобто від того, яким було електричне поле у ​​попередні моменти часу. Основні параметри сегнетоелектричного гістерезису:

• залишкова поляризація кристала Pост, при E = 0
• значення поля E Kt (коерцитивне поле), при якому відбувається переполяризація

Пружний гістерезис

Гістерезис використовується для придушення шумів (швидких коливань, брязкоту контактів) в момент перемикання логічних сигналів.

В електронних приладах всіх видів спостерігається явище теплової гістерези: після нагрівання приладу та його подальшого охолодження до початкової температури його параметри не повертаються до початкових значень. Через неоднакове теплове розширення кристалів напівпровідників, кристалотримачів, корпусів мікросхем і друкованих плат у кристалах виникають механічні напруги, які зберігаються і після охолодження. Явище теплового гістерези найбільш помітно в прецизійних, використовуваних у вимірювальних аналого-цифрових перетворювачах. У сучасних мікросхемах відносний зсув опорної напруги внаслідок теплової гістерези складають близько 10-100 ppm.

У біології

Гістерезисні властивості характерні для скелетних м’язів ссавців.

У ґрунтознавстві

Одне вказує на взаємозв’язок докладених зусиль суб’єктом впливу і досягнутим результатом. Рівень витраченої суб’єктом просвітницької та пропагандистської роботи можна співвідносити з рівнем «намагніченості» (ступенем залучення до нової ідеї) об’єкта-носія суспільної думки, соціальну групу, колектив, соціальну спільність або суспільство в цілому; при цьому може виявитись деяке відставання об’єкта від суб’єкта. Переконання, зокрема з ймовірними деструктивними наслідками, які завжди проходить успішно. Воно залежить від своїх моральних цінностей, звичаїв, традицій, характеру попереднього виховання, від етичних норм, що домінують у суспільстві тощо.

Друга обставина пов’язана з тим, що новий етап формування громадської думки можна співвідносити з історією об’єкта, його досвідом, його оцінкою тими, хто раніше виступав об’єктом формування громадської думки. При цьому можна виявити, що «точка відліку» часу формування суспільної думки зміщується щодо колишньої, що є характеристикою самої системи та її поточного стану.

Література на тему

• Раддай РайхлінГромадянська війна, терор та бандитизм. Систематизація соціології та соціальна динаміка.Розділ «Боротьба з натовпом»
• Капустін Валерій СергійовичВведення в теорію соціальної самоорганізації.Тема 11. Явище гістерези у формуванні національних форм та способів самоорганізації. Сучасні парадокси та загадки «початку»

У філософії

Математичні моделі гістерези

Поява математичних моделей гістерезисних явищ зумовлювалося досить багатим набором прикладних завдань (насамперед у теорії автоматичного регулювання), у яких носії гістерези не можна розглядати ізольовано, оскільки вони були частиною деякої системи. Створення математичної теорії гістерези відноситься до 60-х років XX-го століття, коли у Воронезькому університеті почав працювати семінар під керівництвом М. А. Красносільського, «гістерезисної» тематики. Пізніше, в 1983 році з’явилася монографія, в якій різні гістерезисні явища отримали формальний опис у рамках теорії систем: гістерезисні перетворювачі трактувалися як оператори, що залежать від свого початкового стану як від параметра, визначені на досить багатому функціональному просторі (наприклад, у безперервному просторі) , що діють у певному функціональному просторі. Просте параметричне опис різних петель гістерези можна знайти в роботі (заміна в даній моделі гармонічних функцій на прямокутні, трикутні або трапецеїдальні імпульси дозволяє також отримати шматково-лінійні петлі гістерези, які часто зустрічаються в дискретній автоматиці, див. приклад на Рис. 2).

Література

Примітки

Wikimedia Foundation. 2010 .

Синоніми:

Дивитись що таке «Гістерезис» в інших словниках:

— (від грец. hysteresis відставання) запізнювання зміни фізичної величини, що характеризує стан речовини (намагніченості М феромагнетика, поляризації P сегнетоелектрика тощо), від зміни іншої фізичної величини, що визначає… Великий Енциклопедичний словник

Зсув, відставання Словник російських синонімів. гістерезіс сущ., кіль у синонімів: 2 відставання (10) … Словник синонімів

ГІСТЕРЕЗА, явище, характерне для пружних тіл; полягає в тому, що ДЕФОРМАЦІЯ тіла при збільшенні НАПРУГИ менше, ніж при його зменшенні через затримки ефекту деформації.

Коли механічна напруга повністю видалена, залишається… … Науково-технічний енциклопедичний словник

— (від грецького hysteresis відставання, запізнювання) 1) Г. в аеродинаміці неоднозначність структури поля течії і, отже, аеродинамічних характеристик обтіканого тіла при одних і тих же значеннях кінематичних параметрів, але при… Енциклопедія техніки

У сердечнику будь-якого електромагніту після вимкнення струму завжди зберігається частина магнітних властивостей, яка називається залишковим магнетизмом. Величина залишкового магнетизму залежить від властивостей матеріалу сердечника і досягає більшого значення у загартованої сталі та меншого у м’якого заліза.

Однак, як би не було м’яко залізо, залишковий магнетизм все ж таки надаватиме відомий вплив у тому випадку, якщо за умовами роботи приладу необхідно перемагнічування його сердечника, тобто розмагнічування до нуля та намагнічування у протилежному напрямку.

Дійсно, при будь-якій зміні напрямку струму в обмотці електромагніту необхідно (завдяки наявності в осерді залишкового магнетизму) спочатку розмагнітити сердечник, і тільки після цього він може бути намагнічений у новому напрямку. Для цього буде потрібно якийсь магнітний потік протилежного напрямку.

Інакше висловлюючись, зміна намагнічування сердечника (магнітної індукції) завжди відстає відповідних змін магнітного потоку (), створюваного обмоткою.

Це відставання магнітної індукції від напруженості магнітного поля зветься гістерези. При кожному новому намагнічуванні сердечника знищення його залишкового магнетизму доводиться діяти на сердечник магнітним потоком протилежного напрями.

Практично це означатиме витрати якоїсь частини електричної енергії на подолання коерцитивної сили, що ускладнює поворот молекулярних магнітиків у нове положення. Витрачена на це енергія виділяється в залозі у вигляді тепла і становить втрати на перемагнічування, або, як то кажуть, втрати на гістерезис.

Виходячи з сказаного, залізо, схильне до того чи іншого приладу безперервного перемагнічування (сердечники якорів генераторів і електродвигунів, сердечники трансформаторів), має вибиратися завжди м’яке, з дуже невеликою коерцитивною силою.

Це дає можливість зменшити втрати на гістерезис і тим самим підвищити коефіцієнт корисної дії електричноїмашини чи приладу.

Петля гістерезису

Петля гістерезису- крива, що зображує перебіг залежності намагнічування від напруженості зовнішнього поля. Чим більша площа петлі, тим більшу роботу на перемагнічування треба витратити.

Уявімо простий електромагніт із залізним сердечником. Проведемо його через повний цикл намагнічування, для чого змінюватимемо струм, що намагнічує, від нуля до величини ОМ в обох напрямках.

Початковий момент: сила струму дорівнює нулю, залізо не намагнічено, магнітна індукція = 0.

Перша частина: намагнічування зміною струму від 0 до величини — + ЗМ. Індукція в залозі сердечника зростатиме спочатку швидко, потім повільніше. До кінця операції, в точці А залізо так насичене магнітними силовими лініями, що подальше посилення струму (понад + ЗМ) може дати незначні результати, чому операцію намагнічування можна вважати закінченою.

Намагнічування до насичення означає, що наявні в осерді молекулярні магніти, що знаходяться на початку процесу намагнічування в повному, а потім лише в частковому безладді, майже всі розташувалися тепер стрункими рядами, північними полюсами в один бік, південними в інший, чому на одному кінці сердечника ми маємо тепер північну полярність, на іншому – південну.

2-а частина: ослаблення магнетизму внаслідок зменшення струму від + ОМ до 0 та повне розмагнічування при струмі – OD. Магнітна індукція, змінюючись по кривій АС, дійде до значення ОС, тоді як струм вже дорівнюватиме нулю. Цю магнітну індукцію називають залишковим магнетизмом, або залишковою магнітною індукцією. Для знищення її, для повного, отже, розмагнічування, необхідно дати в електромагніт струм зворотного напрямку та довести його до значення, що відповідає на кресленні ординаті OD.

3-я частина: намагнічування у зворотний бік шляхом зміни струму від — OD до — ОМ1. Магнітна індукція, зростаючи по кривій DE, дійде до точки Е, що відповідає моменту насичення.

4-а частина: ослаблення магнетизму поступовим зменшенням струму від — ОМ1, до нуля (залишковий магнетизм OF) та подальше розмагнічування шляхом зміни напряму струму та доведення його до величини + ВІН.

5-а частина: намагнічування, що відповідає процесу 1-ї частини, доведення магнітної індукції від нуля до + МА шляхом зміни струму від ОН до ОМ.

П ри зменшенні розмагнічує струму до нуля не всі елементарні або молекулярні магніти приходять у колишній безладний стан, але частина їх зберігає своє положення, що відповідає останньому напрямку намагнічування. Це явище запізнення або затримування магнетизму і зветься гістерези.

Гістерезисза визначенням, це властивість систем, які відразу слідують докладеним силам. Реакція цих систем залежить від сил, які діяли раніше, тобто системи залежать від своєї історії.

Малюнок 1. Класична петля гістерези.

По пунктам: здавалося б, що будь-яка виявлена ​​на широкому інтервалі, аналітична залежність фізичних величин виду Y=f(X) при переміщенні з точки 0(умовний нуль для зручності) в точку 1 є хорошим описом процесу але, насправді, деякі процеси завжди в один бік йдуть по одній кривій, а в іншу по іншій (збігаючись у кінцеві точки) — нагадує щоденний шлях на роботу і навпаки? ці явища і дістали назву явищ «класичної гістерези», До основних з яких відносять: магнітний гістерезис сегнетоелектричний гістерезис пружний гістерезис багато інших ми ж розглянемо і явища класичного гістерези і величезний клас явищ, які, на перший погляд, є явищами гістерези, але показують абсолютно самостійну поведінку, назвемо їх «інженерний гістерезис» докладні описи явищ класичного гістерези широко доступні і не є предметом розгляду

Що таке «інженерний гістерезис»? На відміну від класичного гістерези «інженерний гістерезис» обумовлений не залишковими явищами в системі при зміні напрямку процесу, а різкою зміною властивостей системи в точках початку і кінця процесу (наприклад, при спрацьовуванні автоматики, що змінює комутацію/геометрію/логіку та ін. всередині системи) .

Проілюструємо різницю. Малюнки 2 і 3 показують повні криві гістерези для класичного та інженерного гістерези. При русі з точки 0 в точку 1 при відмінності немає. Але!

Розглянемо питання про те, як поводиться система, що володіє гістерезисом за якимись властивостями (характеристикам) у тому випадку, якщо процес переміщення з точки початку процесу в точку кінця буде перерваний десь посередині.

Зверніть увагу! У класичному гістерезі зміна напрямку процесу утворює нову петлю гістерези. В «інженерному гістерезі» при недосягненні крайніх точок процесу нічого подібного не відбувається. До чого це призведе?

Рисунок 4. Перерваний процес на петлі «інженерної гістерези».

Контрольний параметр Y для роботи автоматики залежить від робочого параметра Р, і на перший вид ця залежність — гістерезис, хоч це й не так насправді Залежно від того, на якій із ділянок процесу знаходиться робоча точка, зараз ця залежність носить різний характер. При аварії або обриві живлення, залежно від налаштувань роботи системи «за замовчуванням» для проміжних точок між рівнями увімкнення та вимкнення автоматики повторний запуск напевно призведе до позаштатних щодо контрольного параметра значень робочого параметра Потрібна певна увага інженера при перезапуску процесу до того, на якому з етапів процесу стався збій Іноді потрібні спеціальні рішення для захисту логіки системи від неправильної інтерпретації стану системи Проблема особливо характерна для систем з дискретним (релейним) регулюванням, але не лише для них Даний процес, строго кажучи, взагалі гістерезисом не є і вживання терміна може викликати непорозуміння при спілкуванні з іншими інженерами і, особливо, з вченими інженерами інше інше

Гістерезис в електротехніці і електроніці що це таке, коротко і зрозуміло

Зміст

1. Що таке гістерезис в електротехніці і електроніці?
2. Що таке гістерезис?
3. динамічний гистерезис
4. петля гістерезису
5. Гістерезис в електротехніці
6. Явища діелектричного гістерезису
7. Гістерезис в електроніці

Деякі фізичні та інші системи з запізненням відповідають на різноманітні впливи, прикладені до них. При цьому відгук на вплив багато в чому залежить від поточного стану системи і визначається передісторією справжнього стану. Для опису таких явищ застосовується термін – гістерезис, що в перекладі з грецького означає відставання.

Що таке гістерезис?

Говорячи простою і зрозумілою мовою – гістерезис це відповідна, запізніла реакція певної системи на певний подразник (вплив). При усуненні причини, що викликала відповідну реакцію системи, або в результаті протилежної дії, вона повністю або частково повертається до початкового стану. Причому для такого явища характерно те, що поведінка системи між крайніми станами не однаково. Тобто: характеристики переходу від початкового стану і назад – сильно відрізняються.

Явище гістерезису спостерігається:

• у фізиці;
• електротехніки та електроніки;
• біології;
• геології;
• гідрології;
• економіці;
• соціології.

Гістерезис може мати як корисне, так і згубний вплив на процеси, що відбуваються. Це чітко проглядається в електротехніці і електроніці, про що мова піде нижче.

динамічний гистерезис

Розглянемо явище запізнювання реакції в часі на прикладі механічної деформації. Припустимо у нас є металевий стрижень, що володіє пружною деформацією. Докладемо до одного кінця стрижня силу, спрямовану в бік іншого кінця, який спочиває на опорі. Наприклад, поставимо стрижень під прес.У міру зростання тиску, тіло буде стискатися. Залежно від механічних характеристик металу, реакція стрижня на прикладену силу (напруга) буде проявлятися по-різному: спочатку сила пружності поступово зростатиме, потім вона різко спрямується до граничного значення. Досягнувши порогового значення, сила пружного напруги вже не зможе протидіяти дедалі більшій нагружению.Якщо збільшувати силу тиску, то в стержні відбудуться незворотні зміни – він, або змінить свою форму, або зруйнується. Але ми не будемо доводити наш експеримент до такого стану. Почнемо зменшувати силу тиску. Реакція напруги при цьому буде змінюватися дзеркально: спочатку різко знизиться, потім поступово буде прагнути до нуля, у міру розвантаження.Відставання процесу розвитку деформації в часі, під дією прикладеного механічного напруження внаслідок пружного гістерезису описується динамічною петлею (див. Рис. 2). Явище обумовлено особливостями переміщень дислокацій мікрочастинок речовини.Розрізняють пружний гістерезис двох видів:

1. Динамічний, при якому напруги змінюються циклічно, а максимальна амплітуда напружень не досягає меж пружності.
2. Статичний, характерний для вязкоупругих або непружних деформацій. При таких деформаціях повністю, або частково зникають напруги при знятті навантаження.

Причиною динамічного гістерезису є також сили термопружності і Магнітопружний.

петля гістерезису

Крива, що характеризує хід залежності відповідної реакції системи від прикладеного впливу називається петлею гістерезису (показана на рис. 1).

Рис. 1. Петля гістерезисуВсі петлі, що характеризують циклічний гистерезис, складаються з однієї або декількох замкнутих ліній різної форми. Якщо після завершення циклу система не повертається в початковий стан, (наприклад, при в’язкопружного деформації), то динамічна петля має вигляд кривої, показаної на малюнку 2.

Рис. 2. Динамічна петляАналіз гістерезисних петель дозволяє дуже точно визначити поведінку системи в результаті зовнішнього впливу на неї.

Гістерезис в електротехніці

Важливими характеристиками сердечників електромагнітів та інших електричних машин є параметри намагнічування феромагнітних матеріалів, з яких вони виготовляються. Дослідити ці матеріали допомагають петлі ферромагнетиков. В даному випадку простежується нелінійна залежність внутрішньої магнітної індукції від величини зовнішніх магнітних полів.На процес намагнічування (перемагнічування) впливає попередній стан феромагнетика. Крім того, крива намагнічування залежить від типу феромагнітного зразка, з якого складається сердечник. Якщо по котушці з сердечником циркулює змінний струм, то намагнічування зразка призводить до відставання намагнічування. В результаті намагнічування сердечника відбувається зрушення фаз в ланцюзі з індуктивним навантаженням. Ширина петлі гистерезиса при цьому залежить від гістерезисних властивостей феромагнетиків, що застосовуються в осерді.Це пояснюється тим, що при зміні полярності струму, ферромагнетик якийсь час зберігає придбану орієнтацію полюсів. Для переорієнтації цих полюсів потрібен час і додаткова енергія, яка витрачається на нагрівання речовини, що призводить до гістерезисних втрат. За величиною втрат матеріали підрозділяються на магнитомягкие і магнітотверді (див. Рис. 3).

Рис. 3. Класифікація магнітних матеріалівМагнітний гістерезис в феромагнетиках відображає залежність вектора намагнічування від напруженості електричного поля (див. Рис. 3). Але не тільки зміна поля по знаку викликає гистерезис. Обертання поля або (що, те ж саме) магнітного зразка, також зрушує тимчасові характеристики намагнічування.

Рис. 4. Петлі гистерезиса під дією зміни напруженості поляЗверніть увагу, що на малюнку зображено подвійні петлі. Такі петлі характерні для магнітного гистерезиса.У однодоменних ферромагнетиках, які складаються з дуже маленьких частинок, утворення доменів не підтримує (не вигідно з точки зору енергетичних витрат). У таких зразках можуть відбуватися тільки процеси магнітного обертання.

Рис. 5. Механізм виникнення петлі магнітного гістерезисуВ електротехніці гістерезисна властивості використовуються досить часто:

• в роботі електромагнітних реле;
• в конструкціях комутаційних приладів;
• при створенні електромоторів і інших силових механізмів.

Явища діелектричного гістерезису

У діелектриків відсутні вільні заряди. Електрони тісно пов’язані зі своїми атомами і не можуть переміщатися. Іншими словами, у діелектриків спонтанна поляризація. Такі речовини називаються сегнетоелектриками.Однак під дією електричного поля заряди в діелектриках поляризуються, тобто змінюють орієнтацію в протилежні сторони. Зі збільшенням напруженості поля абсолютна величина вектора поляризації зростає з нелінійного принципом. У певний момент поляризація досягає насиченим, що викликає ефект діелектричного гістерезису.На зміну поляризації йде частина енергії, у вигляді діелектричних втрат.

Гістерезис в електроніці

При спрацьовуванні різних порогових елементів, часто застосовуються в електронних пристроях, потрібно затримка в часі. Наприклад, гістерезис використовується в компаратороах або тригерах Шмідта з метою стабілізації роботи пристроїв, які можуть спрацьовувати в результаті перешкод або випадкових сплесків напруги. Затримка за часом виключає випадкові відключення електронних вузлів.На такому принципі працює електронний термостат. При досягненні заданого рівня температури пристрій спрацьовує. Якби не було ефекту затримування, частота спрацьовувань виявилася б невиправдано високою. Зміна температури на частки градуса призводило б до відключення термостата.На практиці часто різниця в кілька градусів не має особливого значення. Використовуючи пристрої, що володіє тепловим гистерезисом, дозволяє оптимізувати процес підтримки робочої температури.

Объяснение петли гистерезиса — База знаний идеальных магнитных решений

Гистерезис означает отставание

Гистерезис основан на греческом слове, означающем отставание. Итак, магнитный гистерезис — это то, как магнитные свойства материала отстают от силы, создающей эти свойства. Кривая гистерезиса многое говорит нам о реакции материала на магнитное поле, поэтому, если мы знаем, как ее интерпретировать, мы многое узнаем и поймем о реакции материала на магнитное воздействие.

Мы наносим гистерезис материала на график, известный как петля гистерезиса. Другой способ выразить это — сказать, что петля гистерезиса показывает взаимосвязь между внешней силой намагничивания и плотностью наведенного магнитного потока.

Что такое кривая BH?

График гистерезиса известен как кривая B-H, где B (плотность потока материала, измеренная в теслах или мегагауссах) отложена по вертикальной оси, а H (внешняя приложенная намагничивающая сила, измеренная в амперах на метр) откладывается по горизонтальной оси. Мы также можем изучить ряд других магнитных концепций и принципов, просто подробно изучив петлю гистерезиса.

Кривая B-H магнитного материала. Когда мы следуем буквам от a до g, мы получаем важные магнитные данные о материале, которые помогают нам понять магнитные свойства материала.

Плотность магнитного потока (B) магнитного материала будет увеличиваться — от точки до в начале координат — в присутствии приложенного магнитного поля (H) до тех пор, пока не достигнет максимума, при котором она больше не будет реагировать на увеличение магнитного поля. поле в точке b . Это пункт Положительное насыщение , где любое дальнейшее увеличение внешнего магнитного поля не приведет к дальнейшему увеличению плотности потока материала.

Обнаружение остаточной намагниченности и коэрцитивности в петле гистерезиса

Следующее, что мы делаем, это возвращаемся налево по горизонтальной оси к началу координат. Мы обнаруживаем, что материал высвобождает часть своего магнетизма, и там, где приложенное поле снова достигает нуля (точка c на кривой B-H), материал обнаруживает свою остаточную магнитную силу, которая называется остаточной магнитной силой (также известной как сохраняемость).

Что такое остаточная намагниченность?

Остаточное магнитное поле — это оставшееся магнитное поле в материале после того, как приложенное магнитное поле уменьшится до нуля. Основываясь на необработанном значении остаточной намагниченности и форме кривой, которую мы генерируем с помощью приложенного магнитного поля, мы можем определить, является ли исследуемый образец магнитно-твердым или магнитомягким материалом.

Теперь, когда мы обращаем приложенное магнитное поле (H) и двигаем его влево, мы видим, что значение B (плотность потока материала) уменьшается до нуля. Сейчас мы находимся в точке d на кривой B-H.

Что такое принудительная сила?

Количество (H), необходимое для перемещения (B) до нулевой линии, дает нам значение коэрцитивной силы материала. Коэрцитивная сила, также известная как коэрцитивная сила, представляет собой сопротивление материала изменениям намагниченности. Магнитомягкие материалы, как правило, имеют низкую коэрцитивную силу, а магнитотвердые материалы имеют высокую коэрцитивную силу. Независимо от магнитной твердости или мягкости материала точка d определяет момент, когда они потеряли свою магнитную силу.

Форма кривой B-H в магнитомягких и твердых материалах

Магнитомягкие материалы имеют тонкую кривую гистерезиса, поэтому они широко используются в приложениях, требующих частого переключения полярности, например, в трансформаторах и обмотки двигателя. Как видно ниже, магнитомягкие материалы имеют низкую остаточную намагниченность и уже потеряли большой процент своего магнитного поля к тому времени, когда они пересекают нулевую линию. Они также имеют крутой отрицательный наклон размагничивания на нулевой линии.

Магнитомягкие материалы — с их низкой коэрцитивной силой — могут часто переключать полярность и иметь относительно небольшие электрические потери. Ширина петли гистерезиса многое говорит нам о потерях. Чем уже кривая, тем меньше потери.

Магнитотвердые материалы имеют очень широкую кривую гистерезиса, что делает их практичными в приложениях, где они воздействуют своим магнитным полем на магнитомягкие материалы. Как видно на рисунке ниже, магнитотвердые материалы обладают высокой остаточной намагниченностью и теряют лишь небольшой процент своего магнитного поля к тому времени, когда они пересекают нулевую линию. Их наклон размагничивания на нулевой линии очень пологий и не круче, пока не уходит далеко влево от нулевой линии. Если бы магнитотвердые материалы часто меняли полярность, потери на гистерезис были бы огромными, поэтому они не используются таким образом.

Отрицательное Насыщение

Толкая влево по оси B, продолжаем наращивать магнитное поле в обратном направлении до достижения точки e — точки Отрицательного Насыщения. Эта точка точно такая же, как точка b , но в противоположном направлении. Жесткий или мягкий магнитный материал в нашем исследовании теперь намагничен в направлении, противоположном его намагниченности, в точке b .

Если мы вернемся к точка b из точки e , мы просто повторим то же самое, что и изначально, но в противоположном направлении.

Обращаясь к Рисунку 1, с которого мы начали, мы видим, как мы прошли всю петлю гистерезиса. Но осталось отметить одну вещь. Из-за остаточной намагниченности мы никогда не вернемся к точке а, с которой мы начали, потому что точка а была точкой, в которой материал никогда не подвергался воздействию магнитного поля.

Хотите изучить этот материал более подробно? Очень хороший видеоурок доступен здесь.

Магнитный гистерезис — Engineering LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

333

A магнитный гистерезис , также известный как петля гистерезиса представляет собой зависимость намагничивающей силы (H) от плотности магнитного потока (B) ферромагнитного материала. Кривизна гистерезиса характерна для типа наблюдаемого материала и может различаться по размеру и форме (например, узкой или широкой). Петлю можно создать, используя датчик на эффекте Холла для измерения величины магнитного поля в различных точках — в присутствии магнитного поля, когда оно удалено от магнитного поля и когда прилагается сила, чтобы заставить магнитное поле поток обратно к нулю. Эти петли имеют важное значение в объеме памяти устройств для аудиозаписи или магнитного хранения данных на компьютерных дисках.

Рисунок \(\PageIndex{1}\): б). Эти дипольные моменты настолько высоко упорядочены, что при удалении из магнитного поля все еще остается некоторая остаточная намагниченность. Чтобы уменьшить магнитный поток до нуля, необходимо приложить коэрцитивную силу, при которой дипольные моменты компенсируют друг друга. Таким образом, эта петля гистерезиса суммирует путь, по которому ферромагнитный материал проходит при добавлении и удалении намагничивающей силы.

Структура петли гистерезиса

Рис. 3, где спины начинают дезориентироваться, затем выравниваются с магнитным полем и, наконец, смещаются до тех пор, пока моменты не компенсируют друг друга и не создают суммарный магнитный момент. Также обратите внимание, что кривая никогда не возвращается к началу координат (B и H=0). Чтобы вернуться к этой точке, материал необходимо размагнитить (т.е. вернуть к парамагнитному поведению), ударив материал о поверхность, изменив направление намагничивающего поля на противоположное или нагрев его до температуры Нееля. При этой температуре ферромагнитный материал становится парамагнитным из-за тепловых флуктуаций магнитных дипольных моментов, разориентирующих спины.

Вариации петель гистерезиса

Таблица 1. Точка насыщения ферромагнитных материалов Fe, Co и Ni при 0 К.

Металл	Hs [А/м]
Fe	1,75 x 10 6
Ко	1,45 x 10 6
Никель	0,51 x 10 6

Рисунок \(\PageIndex{4}\): .

Важность петель гистерезиса

Петли гистерезиса важны в конструкции нескольких электрических устройств, которые подвержены быстрому изменению направления магнитного поля или требуют хранения в памяти. Магнитомягкие материалы (то есть материалы с меньшими и более узкими областями гистерезиса) и их быстрое изменение магнетизма полезны в электрических машинах, требующих минимального рассеяния энергии. Трансформаторы и сердечники, используемые в электродвигателях, извлекают выгоду из этих типов материалов, поскольку в них меньше энергии теряется в виде тепла. Магнитно-твердые материалы (т. е. петли с большей площадью) обладают гораздо более высокой удерживающей способностью и коэрцитивной силой. Это приводит к более высокой остаточной намагниченности, полезной в постоянных магнитах, где трудно добиться размагничивания. Магнитно-твердые материалы также используются в устройствах памяти, таких как аудиозаписи, компьютерные дисководы и кредитные карты. Высокая коэрцитивность, обнаруженная в этих материалах, гарантирует, что память нелегко стереть.

Вопросы

1. Отметьте следующую петлю гистерезиса.

2. Какие существуют 3 способа размагничивания ферромагнитного материала?

3. Какой из этих элементов (Fe, Co, Cr, Ni) не создаст петлю гистерезиса? Почему?

Ответы

1. а) Точка насыщения — Hs

б) Точка сохраняемости — Br

в) Точка коэрцитивной силы — Hc

2. Ударить ферромагнитным материалом о поверхность, чтобы дезориентировать магнитные дипольные моменты, изменить направление петли гистерезиса нагревают материал выше его критической температуры.

3. Cr не создаст петлю гистерезиса, потому что он антиферромагнитен. Fe, Co и Ni являются ферромагнитными и поэтому создают петлю гистерезиса.

Ссылки

1. Hummel, Rolf E. Электронные свойства материалов: введение для инженеров. Берлин: Springer-Verlag, 1985. Печать.
2. Чикадзуми, Сошин и К.Д. Грэм. Физика ферромагнетизма. Оксфорд: Кларедон, 1997. Печать.
3. Раллс, Кеннет М., Томас Х. Кортни и Джон Вульф. Введение в материаловедение и инженерию. Нью-Йорк: Wiley, 1976. Печать.
4. Бертотти, Джорджо. Гистерезис в магнетизме: для физиков, материаловедов и инженеров. Сан-Диего: Академический, 1998. Печать.

Участники и ссылки

• Саманта Дрис (бакалавр материаловедения и инженерии, Калифорнийский университет, Дэвис | июнь 2016 г.)

---

Magnetic Hysteresis распространяется по незаявленной лицензии, автором, ремиксом и/или куратором является LibreTexts.

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или страница

   Показать оглавление

   нет

2. Метки

   1. петля гистерезиса
   2. магнитный гистерезис

Петля гистерезиса – определение, потери энергии, преимущества, примеры вопросов

В системе с магнитным полем возникает гистерезис. Ферромагнитные материалы имеют общую характеристику, называемую гистерезисом. Эффект гистерезиса — это явление, возникающее, когда намагниченность ферромагнитных материалов отстает от магнитного поля. Слово гистерезис означает «отставание». Плотность магнитного потока (B) отстает от напряженности магнитного поля, что приводит к гистерезису (H).

Гистерезис является свойством всех ферромагнитных материалов. Давайте рассмотрим пример, когда ферромагнитный материал помещается в катушку с током, чтобы лучше понять это понятие. Материал становится намагниченным в результате присутствия магнитного поля. Гистерезис известен как процесс размагничивания материала путем изменения направления тока.

Петля гистерезиса

Плотность магнитного потока и напряженность поля намагничивания представлены петлей гистерезиса. Петля создается путем контроля магнитного потока, излучаемого ферромагнитным материалом, при изменении внешнего намагничивающего поля.

На графике будет показана петля гистерезиса, если B измеряется для различных значений H, а результаты представлены в визуальном формате.

• Когда напряженность магнитного поля (H) увеличивается от нуля, плотность магнитного потока (B) увеличивается.
• По мере увеличения магнитного поля значение магнетизма увеличивается, пока не достигнет точки A, известной как точка насыщения, где B остается постоянным.
• С падением величины магнитного поля происходит уменьшение величины магнетизма. Однако, когда B и H оба равны нулю, вещество или материал сохраняет некоторое магнитное поле, известное как сохраняющая способность или остаточный магнетизм.
• При уменьшении магнитного поля в отрицательную сторону магнетизм также уменьшается. Материал полностью размагничен в точке C.
• Коэрцитивная сила — это величина силы, необходимая для устранения удерживающей способности материала (C).
• Цикл повторяется в противоположном направлении с точкой насыщения D, точкой сохранения E и коэрцитивной силой F.
• Цикл завершается благодаря процессам прямого и противоположного направления, и этот цикл известен как петля гистерезиса .

Преимущества петли гистерезиса

1. На потерю гистерезиса указывает уменьшение площади петли гистерезиса.
2. Релевантность удерживающей способности и коэрцитивной силы обеспечивается петлей гистерезиса для материала. В результате сердце машины облегчает выбор правильного материала для изготовления постоянного магнита.
3. График B-H можно использовать для определения остаточного магнетизма, что упрощает выбор материала для электромагнитов.

Сохраняющая способность и коэрцитивность

После того, как внешнее поле намагничивания используется для намагничивания ферромагнитного материала, материал не вернется в состояние нулевой намагниченности, когда внешнее поле намагничивания удаляется.

Сохраняемость – Это количество магнетизма, которое остается после снятия внешнего намагничивающего поля. Это относится к способности материала сохранять определенные магнитные свойства после прекращения воздействия внешней намагничивающей силы. Значение плотности потока в точке B петли гистерезиса является сохраняющей способностью.

Коэрцитивная сила – Коэрцитивная сила вещества определяется как величина обратного (-ve H) внешнего намагничивающего поля, необходимая для полного размагничивания вещества. Значение H в точке C петли гистерезиса является коэрцитивной силой.

Потери энергии из-за гистерезиса

1. Величайшим примером анализа потерь энергии из-за гистерезиса является трансформатор, поскольку мы знаем, что энергия требуется во всех процессах намагничивания и размагничивания.
2. Энергия расширяется во время намагничивания и размагничивания магнитных объектов, и эта расширенная энергия проявляется в виде тепла. Гистерезисные потери — это термин для этого типа потерь тепла.
3. Из-за непрерывного процесса намагничивания и размагничивания в трансформаторах энергия постоянно теряется в виде тепла, что снижает эффективность трансформатора.
4. Сердечники из мягкого железа используются в трансформаторах для предотвращения потерь энергии, поскольку потери энергии или потери на гистерезис в мягком железе значительно ниже, чем в других материалах.

Разница между мягкими магнитами и жесткими магнитами

• По сравнению с жесткими магнитами, мягкие магниты легко намагничиваются и размагничиваются.
• Сохраняющая способность мягких магнитов выше, чем у жестких магнитов.
• Твердые магниты имеют коэрцитивную силу выше, чем у мягких магнитов.
• Мягкие магниты теряют меньше энергии, чем жесткие магниты, из-за их небольшой площади поверхности.
• В случае мягких магнитов площадь петли меньше, чем у жестких магнитов.
• Мягкие магниты имеют более высокую магнитную проницаемость, чем жесткие магниты.
• В мягких магнитах I и χ оба высокие, а в твердых магнитах они оба низкие.
• Мягкие магниты — это временные магниты, а жесткие магниты — это постоянные магниты.
• Железоникелевый сплав, ферриты и т. д. являются примерами мягких магнитов, тогда как углеродистая сталь, сталь, вольфрам, хромистая сталь и т. д. являются примерами жестких магнитов.

Намагничивание и размагничивание

Метод проявления магнитных свойств внутри магнитного вещества известен как намагничивание. С помощью электрического тока или мощного магнита можно намагнитить любой магнитный материал.

• Проще говоря, если любое магнитное вещество поместить во внешнее намагничивающее поле, материал станет намагниченным, а если внешнее намагничивающее поле изменить на противоположное, материал размагнитится.
• Когда ферромагнитные материалы помещаются внутрь катушки с током, намагничивающее поле H, создаваемое током, заставляет некоторые или все атомные магнитные диполи материала выровняться с внешним намагничивающим полем, намагничивая материал.

Примеры задач

Задача 1. Какие материалы имеют самую узкую петлю гистерезиса?

Решение:

Узкая петля гистерезиса подразумевает минимальное количество потерянной энергии. Это происходит из-за его ограниченной площади поверхности, что приводит к более частым реверсам приложенной намагничивающей силы. Эти узкие формы гистерезиса наблюдаются в магнитомягких материалах, используемых в системах, требующих переменных магнитных полей.

Задача 2: Каков цикл гистерезиса материала сердечника трансформатора?

Решение:

Сердечник трансформатора изготовлен из мягкого железа с низкой коэрцитивной силой и высокой сохраняющей способностью. В результате его петля гистерезиса получается высокой и тонкой.

Проблема 3: Что такое потеря гистерезиса?

Решение:

Когда на сердечник трансформатора воздействует переменная сила намагничивания, возникают потери на гистерезис из-за перемагничивания. Когда ядро ​​подвергается воздействию переменного магнитного поля, домены материала меняют ориентацию каждые полпериода. Гистерезисные потери — это количество энергии, используемой магнитными доменами для изменения своей ориентации каждые полпериода.

Проблема 4: Каковы желательные свойства при выборе сердечников трансформатора?

Решение:

Желаемые свойства для выбора сердечников:

• Материалы должны регулярно проходить полные циклы намагничивания.