Βασική γνώση
ID 1
Μαγνητικός όρος Magnetic Hysteresis Loop - Βρόχος υστέρησης
Εικόνα
Βίντεο Εξήγηση του βρόχου υστέρησης.
Κείμενο

Ο βρόχος υστέρησης, δείχνει τη συμπεριφορά ενός σιδηρομαγνητικού πυρήνα γραφικά καθώς η σχέση μεταξύ Β και Η είναι μη γραμμική. Ξεκινώντας με έναν μη μαγνητισμένο πυρήνα τόσο το Β όσο και το Η θα είναι στο μηδέν, που είναι το σημείο 0 στην καμπύλη μαγνήτισης. Εάν το ρεύμα μαγνήτισης, i αυξάνεται προς μια θετική κατεύθυνση σε κάποια τιμή, η δύναμη του μαγνητικού πεδίου Η αυξάνεται γραμμικά με το i και η πυκνότητα ροής Β θα αυξηθεί επίσης, όπως φαίνεται από την καμπύλη από το σημείο 0 στο σημείο α καθώς κατευθύνεται προς τον κορεσμό. Τώρα αν το ρεύμα μαγνήτισης στο πηνίο μειωθεί στο μηδέν, το μαγνητικό πεδίο που κυκλοφορεί γύρω από τον πυρήνα μειώνεται επίσης στο μηδέν. Ωστόσο, η μαγνητική ροή των πηνίων δεν θα φτάσει στο μηδέν λόγω του υπολειπόμενου μαγνητισμού που υπάρχει μέσα στον πυρήνα και αυτό φαίνεται στην καμπύλη από το σημείο a στο σημείο b. Για να μειώσουμε την πυκνότητα ροής στο σημείο b στο μηδέν πρέπει να αντιστρέψουμε το ρεύμα που ρέει μέσω του πηνίου. Η δύναμη μαγνήτισης που πρέπει να εφαρμοστεί για να μηδενίσει την υπολειπόμενη πυκνότητα ροής ονομάζεται «δύναμη συνεκτικού πεδίου». Αυτή η αναγκαστική δύναμη αντιστρέφει το μαγνητικό πεδίο που αναδιατάσσει τους μοριακούς μαγνήτες μέχρι ο πυρήνας να απομαγνητιστεί στο σημείο c. Η αύξηση αυτού του αντίστροφου ρεύματος προκαλεί τον μαγνητισμό του πυρήνα προς την αντίθετη κατεύθυνση και η περαιτέρω αύξηση αυτού του ρεύματος μαγνήτισης θα αναγκάσει τον πυρήνα να φτάσει στο σημείο κορεσμού του, αλλά προς την αντίθετη κατεύθυνση, το σημείο d στην καμπύλη. Αυτό το σημείο είναι συμμετρικό με το σημείο b. Εάν το ρεύμα μαγνήτισης μειωθεί ξανά στο μηδέν, ο υπόλοιπος μαγνητισμός που υπάρχει στον πυρήνα θα είναι ίσος με την προηγούμενη τιμή αλλά αντίστροφα στο σημείο e. Αντιστρέφοντας πάλι το ρεύμα μαγνήτισης που ρέει μέσα από το πηνίο αυτή τη φορά σε θετική κατεύθυνση, η μαγνητική ροή θα φτάσει στο μηδέν, το σημείο f στην καμπύλη και όπως προηγουμένως η αύξηση του ρεύματος μαγνήτισης σε θετική κατεύθυνση θα προκαλέσει τον πυρήνα να φτάσει στον κορεσμό στο σημείο ένα. Στη συνέχεια, η καμπύλη BH ακολουθεί τη διαδρομή του a-b-c-d-e-f-a καθώς το ρεύμα μαγνήτισης που ρέει μέσω του πηνίου εναλλάσσεται μεταξύ θετικής και αρνητικής τιμής, όπως ο κύκλος μιας τάσης AC. Αυτή η διαδρομή ονομάζεται Βρόχος Υστέρησης.

Η επίδραση της μαγνητικής υστέρησης δείχνει ότι η διαδικασία μαγνήτισης ενός σιδηρομαγνητικού πυρήνα και συνεπώς η πυκνότητα ροής, εξαρτάται από το ποιο τμήμα της καμπύλης μαγνητίζεται ο σιδηρομαγνητικός πυρήνας καθώς αυτό εξαρτάται από τα κυκλώματα που προηγήθηκαν και που δίνουν στον πυρήνα μια μορφή "μνήμης". Στη συνέχεια, τα σιδηρομαγνητικά υλικά έχουν μνήμη επειδή παραμένουν μαγνητισμένα ακόμη και όταν αφαιρεθεί το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Ωστόσο, τα μαλακά σιδηρομαγνητικά υλικά όπως ο σίδηρος ή ο χάλυβας πυριτίου έχουν πολύ στενούς βρόχους μαγνητικής υστέρησης με αποτέλεσμα πολύ μικρές ποσότητες υπολειπόμενου μαγνητισμού να τα καθιστούν ιδανικά για χρήση σε ρελέ, σωληνοειδή και μετασχηματιστές καθώς μπορούν εύκολα να μαγνητιστούν και να απομαγνητιστούν. Δεδομένου ότι πρέπει να εφαρμοστεί μια δύναμη συνεκτικού πεδίου για να ξεπεραστεί αυτός ο υπολειπόμενος μαγνητισμός, πρέπει να γίνει κλείσιμο του βρόχου υστέρησης, με την ενέργεια που χρησιμοποιείται να διαχέεται ως θερμότητα στο μαγνητικό υλικό. Αυτή η θερμότητα είναι γνωστή ως απώλεια υστέρησης και η ποσότητα της απώλειας εξαρτάται από την τιμή του υλικού της δύναμης του συνεκτικού πεδίου. Τοποθετώντας πρόσθετα στο σιδερένιο μέταλλο όπως το πυρίτιο, μπορούν να κατασκευαστούν υλικά με πολύ μικρή δύναμη συνεκτικού πεδίου που έχουν πολύ στενό βρόχο υστέρησης. Υλικά με στενούς βρόχους υστέρησης μαγνητίζονται και απομαγνητίζονται εύκολα και είναι γνωστά ως μαλακά μαγνητικά υλικά.

Εικόνα
Πηγή βίντεο https://youtu.be/ZyVSMfSgOq0?list=RDCMUCRm79BcxKhOWRj6CQAB_Cqg
Πηγή κειμένου https://www.electronics-tutorials.ws/electromagnetism/magnetic-hysteresis.html