Sõna hüsterees võeti kasutusele Vana-Kreeka sõnast, kus tähendus viitab “mahajäämisele” või “puudulikkusele”. Termini magnetiline hüsterees asutas teadlane James Alfred Ewing 1890. aastal, et teada saada magnetiliste ainete toimivust ja juhtivust. Enne 1890. aastat töötati selle kontseptsiooni kallal hüsterees mehaanilistes võrkudes tegi James Maxwell. Sellest tulenevalt omandasid hüstereesist välja töötatud mudelid rohkem imendumise ja magnetismiga seotud töödes. Seejärel teadsid Mark Krasnosel ja tema meeskond 1970ndatel aastatel magnetilise hüstereesi matemaatilist analüüsi. Ja nüüd selgitab meie artikkel magnetilist hüstereesi, B-H kõverat, selle käitumist ja rakendusi.
Mis on magnetiline hüstererees?
See on magnetiseerumistiheduse B nähtus, mis jääb pärast magnetaines esinevat magnetjõudu H, mida nimetatakse magnetmagistriksiks. Selguse huvides võib seda seletada nii, et kui magnetiline aine on esimest korda magnetiseerimise all ja siis muul viisil, mis lõpetab ühe täieliku magnetiseerimistsükli, siis tekib voo tihedus, mis jääb magnetiseerimisjõust maha.
Magnetiline materjal
Magnetiliste ainete, näiteks raua puhul säilitatakse mingi osa joondusest isegi siis, kui need pole magnetvälja all. Nende magnetiseerimatuks muutmiseks vajab see kas soojus- või magnetvälja rakendamist vastupidises suunas. On olemas mitmesuguseid magnetilisi aineid, nagu para, dia, ferro ja anti-anti ferromagnetiline materjalid. Ferromagnetiliste ainete abil saab hüstereesi silmust hõlpsasti arendada.
Magnetiline hüstereesi silmus
Hüsterereesi silmus määratleb seose, mis eksisteerib magnetiseeriva välja ja magnetiseeriva efekti suuruse vahel. Ferromagnetmaterjali välise magnetvälja modifitseerimise ajal töötatakse välja hüsterereesilmus. Allpool olev graafik kirjeldab positsioone ja üksikasjalikku analüüsi.
Hüstereesi silmus
Silmus moodustatakse B mõõtmisel mitme H väärtuse jaoks ja kui need väärtused on välja toodud graafilise vormina, siis moodustab see silmuse. Siin,
- B-väärtust suurendatakse, kui H-väärtust samaaegselt suurendatakse.
- Magnetvälja mõju suurendamine suurendab magnetismi väärtust ja lõpuks jõuab see punkti A, mida nimetatakse küllastuspunktiks, kus B jääb konstantseks.
- Magnetvälja koguse vähendamisel väheneb ka magnetismi mõju. Kuid B- ja H-väärtused on sarnased, mis on 0, magnetilisel ainel on vähe magnetismi omadusi ja see on määratletud kas jääkmagnetismina või retentsivusena.
- Ja kui magnetvälja mõju väheneb, väheneb ka magnetismi omadus. Ja temperatuuril „C” magnetiseeritakse materjal täielikult ja sellel ei ole magnetilisi omadusi.
- Nii need edasi- kui ka tagasisuunas toimuvad protseduurid täidavad ühe tsükli ja moodustavad tsükli, mida nimetatakse hüstereesilõngaks.
Magnetiseerimine ehk B-H kõver
Ülaltoodud põhiteooria põhjal on selge, et erinevat tüüpi materjalide puhul on magnetilise hüstereesi kõverad erinevad. Allolevalt pildilt täheldati, et voo tihedus suureneb vastavalt väljatugevusele, kuni see jõuab kindla väärtuseni ja pärast seda jääb voo tihedus püsivaks, kuna ühtlane ühtlane väljatugevus jääb kasvama.
See juhtub põhjusel, et voog tiheduse kogus, mille südamik võib arendada, kuna kogu rauas sisalduvad domeenid on täpselt joondatud. Pärast seda ei näita see mõju M-le ja graafikus nimetatakse punkti, kus voo tihedus on maksimaalsel väärtusel, magnetiliseks küllastuseks.
Küllastus areneb põhiaine sees oleva molekuli paigutuse juhusliku joondamise tõttu ja see muudab aine sees olevaid väikesi osakesi täpseks joondamiseks. Kui H väärtus suureneb, toimub molekulaarsete osakeste täiuslikum paigutus, kuni nad jõuavad suurema voo tiheduse tekkimiseni. Ja ka magnetvälja tugevuse suurenemine elektrienergia paranemise tõttu praegune spiraali mähis ei avalda mingit mõju
Pehmete ja kõvade materjalide magnetilised hüstereesilõngad
Magnetilise hüstereesi tulemuseks on kasutamata energia hajumine soojuskujus, kus hajutatud energia on lineaarses proportsioonis hüstereesi aasa ulatusega. Magnethystereesi tõttu tekkinud kaod näitavad ka mõju vahelduvale tüübile trafod kus praeguses suunas varieerub sageli. Selle tõttu tekitavad südamikmaterjali magnetpoolused kaod, kuna need on oma suunda pidevalt vastupidised. Allolevatel piltidel on hüsterereesilmus kujutatud nii pehmetes kui ka kõvades materjalides.
Pehmes magnetis
Silmus pehme magnetiga
Kõvas magnetis
Hüstereesi kõver kõvas magnetis
Alalisvoolusüsteemides esinevad pöörlevad mähised tekitavad ka hüstereesi kadusid, kuna neil on pidev läbimine lõuna- ja põhjapooluse pooluse kaudu. Nagu juba öeldud, põhineb hüstereesi silmusgraafik kasutatud magnetilise materjali käitumisel.
Jääkmagnetism
Magnetilise hüstereesi silmusest nimetatakse magnetilise aine säilitatud voo tiheduse hulka jääkmagnetismiks. Ja seda hoolduse hulka nimetatakse aine retentsiooniks.
Sunnivägi
Magnetimisjõu hulka, mis on vajalik materjalist järelejäänud magnetomaduste eemaldamiseks, nimetatakse sundjõuks. Hüsteereesilmu lõpetamiseks suurendatakse magnetjõudu H rohkem vastassuunas, kuni see jõuab küllastuspunktini. Ja 'H' väärtus jõuab nulli ja silmus jõuab teele 'de', kus tee 'oe' on magnetiline jääkomand, kui tee on vastupidises suunas.
Magnethystereesi tagajärjed on raisatud energia mõõdukuse ja soojuse vormis. Hajutatud energia on suhteline hüstereesisilmu ulatusega. Eriti seal, kus need asuvad, on kahte tüüpi magnetilisi materjale pehme magnetiline materjal ja kõva magnetiline materjal .
Rakendused
Mõned neist magnetilise hüstereesi rakendused on:
Kuna magnetilistel ainetel on laiem hüsterereesilmu ulatus, rakendatakse neid sellistes seadmetes nagu
- Kõvaketas
- Helisalvestusseadmed
- Magnetlindid
- Krediitkaardid
Samuti on olemas kitsendatud magnetilise hüstereesi silmuse ained ja neid kasutatakse
- Trafod
- Solenoidid
- Elektromagnetid
- Releed
Kasutatakse satelliitide nurkliikumise summutamiseks minimaalsel maa-orbiidil kosmoseajastu tuleku tõttu.
Ja lõpuks on see kõik seotud magnetilise hüstereesi kontseptsiooniga. Selles artiklis õppisime tundma hüsterereesilmu, B-H kõverat, jääkmagnetismi, sundjõudu ning seda, kuidas silmus erineb pehme ja kõva magnetilise aine ning selle rakenduste puhul. Lisaks on oluline teada, mis on hüstereesilingi tähtsus ?
