Vārds histerēze tika ieviests no sengrieķu vārda, kur nozīme attiecas uz “atpalicību” vai “nepietiekamību”. Terminu magnētiskā histerēze 1890. gadā nodibināja zinātnieks Džeimss Alfrēds Ewings, lai zinātu magnētisko vielu veiktspēju un vadītspēju. Pirms 1890. gada darbs pie šīs koncepcijas histerēze mehāniskajos tīklos veica Džeimss Maksvels. Līdz ar to modeļi, kas tika izstrādāti no histerēzes, ieguva lielāku nozīmi darbos, kas saistīti ar absorbciju un magnētismu. Tad Marks Krasnosels un viņa komanda 1970. gadu periodā bija pazīstama ar magnētiskās histerēzes matemātisko analīzi. Un tagad mūsu rakstā ir izskaidrota magnētiskā histerēze, B-H līkne, tās uzvedība un pielietojums.
Kas ir magnētiskā histerēze?
Tas ir magnetizācijas blīvuma “B” fenomens, kas atpaliek no magnētiskā spēka “H”, kas rodas magnētiskā vielā, tiek dēvēts par “magnētisko histerēzi”. Lai būtu skaidrs, to var izskaidrot tā, ka tad, kad magnētiskā viela pirmo reizi tiek magnetizēta un pēc tam citā veidā, kas pabeidz vienu pilnu magnetizācijas ciklu, tad rodas plūsmas blīvums, kas atpaliek no magnetizācijas spēka.
Magnētiskais materiāls
Attiecībā uz magnētiskām vielām, piemēram, dzelzi, pat tad, ja tās neatrodas zem magnētiskā lauka, daļa izlīdzināšanas daļu tiks saglabāta. Lai padarītu tos nemagnetizētus, tam nepieciešams vai nu pielietot siltumu, vai magnētisko lauku pretējā virzienā. Pastāv dažāda veida magnētiskās vielas, piemēram, para, dia, fero un anti- feromagnētisks materiāliem. Izmantojot feromagnētiskās vielas, histerēzes cilpu var viegli attīstīt.
Magnētiskā histerēzes cilpa
Histerēzes cilpa nosaka attiecības, kas pastāv starp magnetizējošo lauku un magnetizācijas efekta apjomu. Ārējā magnētiskā lauka modificēšanas laikā feromagnēta materiālā tiks izstrādāta histerēzes cilpa. Zemāk redzamajā diagrammā ir aprakstītas pozīcijas un detalizēta analīze.
Histerēzes cilpa
Cilpa tiek veidota, mērot B vairākām H vērtībām, un, ja šīs vērtības ir izklāstītas kā grafiska forma, tad tā veido cilpu. Šeit,
- “B” vērtība palielinās, kad vienlaicīgi tiek palielināta “H” vērtība.
- Palielinot magnētiskā lauka triecienu, tiek palielināta magnētiskā vērtība, un beigās tā nonāk līdz punktam A, ko sauc par piesātinājuma punktu, kur B paliek nemainīgs.
- Samazinot magnētiskā lauka daudzumu, samazinās arī magnētiskā ietekme. Bet “B” un “H” vērtības ir līdzīgas, kas ir “0”, magnētiskajai vielai piemīt maz magnētisko īpašību, un to definē kā atlikušo magnētismu vai kā retentivitāti.
- Un, kad samazināsies magnētiskā lauka ietekme, samazināsies arī magnētiskā īpašība. Un pie “C” materiāls tiek pilnībā demagnetizēts un tam nav nulles magnētisko īpašību.
- Gan šīs virzības uz priekšu, gan atpakaļgaitas procedūras pabeidz visu ciklu un veido cilpu, ko sauc par histerēzes cilpu.
Magnetizācija vai B-H līkne
Izmantojot iepriekš minēto pamatteoriju, mums ir skaidrs, ka dažāda veida materiāliem magnētiskās histerēzes līknes ir atšķirīgas. No zemāk redzamā attēla tika novērots, ka plūsmas blīvums palielinās atbilstoši lauka intensitātei, līdz tas sasniedz noteiktu vērtību, un pēc šī punkta plūsmas blīvums paliek nemainīgs, jo lauka intensitāte vienmērīgi palielinās.
Tas notiek tāpēc, ka pastāv ierobežojums plūsma blīvuma daudzums, ko var izveidot kodols, jo visi dzelzs vielā esošie domēni ir precīzi izlīdzināti. Pēc tam tas neuzrāda ietekmi uz ‘M’, un diagrammā punktu, kurā plūsmas blīvums ir maksimālā vērtībā, sauc par magnētisko piesātinājumu.
Piesātinājums rodas tāpēc, ka molekulas izkārtojums nejauši izlīdzinās kodolmateriāla iekšienē, un tas modificē mazās daļiņas vielas iekšienē, lai iegūtu precīzu izlīdzinājumu. Palielinoties “H” vērtībai, būs pilnīgāks molekulāro daļiņu izvietojums, līdz tās sasniegs paaugstinātu plūsmas blīvumu. Un arī magnētiskā lauka intensitātes pieaugums, pateicoties elektriskās jaudas uzlabošanai strāva spole pāri spolei neuzrādīs nekādu efektu
Magnētiskās histerēzes cilpas mīkstiem un cietiem materiāliem
Magnētiskās histerēzes rezultāts ir neizmantotā enerģijas izkliede siltuma formā, kur izkliedētā enerģija ir lineārā proporcijā histerēzes cilpas apjomam. Zaudējumi, kas radušies magnētiskās histerēzes dēļ, parāda arī ietekmi uz mainīgo veidu transformatori kur bieži mainās pašreizējais virziens. Tāpēc magnētiskie stabi pamatmateriālā rada zaudējumus, jo tie nepārtraukti mainās pretēji savam virzienam. Zemāk redzamajos attēlos ir attēlota histerēzes cilpa gan mīkstajos, gan cietajos materiālos.
Mīkstā magnētā
Loop mīkstajā magnētā
Cietā magnētā
Histerēzes līkne cietajā magnētā
Rotējošās spoles, kas atrodas līdzstrāvas sistēmās, attīstīs arī histerēzes zudumus, jo tām nepārtraukti iet cauri dienvidu un ziemeļu magnētiskajam polam. Kā jau teikts, histerēzes cilpas grafika pamatā ir izmantotā magnētiskā materiāla izturēšanās.
Atlikušais magnētisms
No magnētiskās histerēzes cilpas plūsmas blīvuma daudzumu, ko uztur magnētiskā viela, sauc par atlikušo magnētismu. Uzturēšanas apjomu to sauc par vielas retentivitāti.
Piespiedu spēks
Magnētiskā spēka daudzumu, kas nepieciešams, lai no materiāla noņemtu atlikušās magnētiskās īpašības, sauc par piespiedu spēku. Lai pabeigtu histerēzes cilpu, magnētiskais spēks ‘H’ tiek pastiprināts pretējā virzienā, līdz tas nonāk piesātinājuma punktā. Un ‘H’ vērtība sasniegs nulli, un cilpa nonāk pie ceļa ‘de’, kur ceļš ‘oe’ ir atlikusī magnētiskā īpašība, kad ceļš atrodas pretējā virzienā.
Magnētiskās histerēzes rezultāts ir iztērētās enerģijas nesavaldība kā siltuma formā. Izkliedētā enerģija ir relatīva histerēzes cilpas apjomam. Jo īpaši pastāv divu veidu magnētiskie materiāli, kur tie atrodas mīksts magnētisks materiāls un cietais magnētiskais materiāls .
Pieteikumi
Daži no magnētiskās histerēzes pielietojumi ir:
Tā kā magnētiskajām vielām ir paplašināts histerēzes cilpas diapazons, tās tiek ieviestas tādās ierīcēs kā
- Cietais disks
- Audio ierakstīšanas ierīces
- Magnētiskās lentes
- Kredītkartes
Turklāt pastāv sašaurinātas magnētiskās histerēzes cilpas vielas, un tās tiek izmantotas
Izmanto, lai slāpētu satelītu leņķisko kustību minimālajā zemes orbītā, jo kosmosa laikmets iestājās.
Un visbeidzot, tas viss attiecas uz magnētiskās histerēzes jēdzienu. Šajā rakstā mēs uzzinājām par histerēzes cilpu, B-H līkni, atlikušo magnētismu, piespiedu spēku un to, kā cilpa atšķiras mīkstajai un cietajai magnētiskajai vielai un tās pielietojumam. Turklāt ir svarīgi zināt, kas ir histerēzes cilpas nozīme ?
