Hüstereesi magnet: kirjeldus, omadused, praktiline rakendus

Hüsterees on magnetiline, ferroelektriline, dünaamiline, elastne. See toimub ka bioloogias, mullateaduses ja majanduses. Ja selle definitsiooni olemus on peaaegu sama. Kuid artikkel käsitleb konkreetselt magnetilist, siis saad rohkem teada sellest nähtusest, sellest, mis see sõltub ja millal see väljendub. Seda nähtust uuritakse tehnilist keskkonda pakkuvates ülikoolides, kooli õppekavasse ei kaasata, nii et kõik ei tea sellest.

Hüstereesi magnet

See on välise magnetvälja aine (ja reeglina magnetiliselt tellitud ferromagnet) magnetiseerimisindeksi pöördumatu ja kahemõtteline sõltuvus . Sellisel juhul muutub väli pidevalt - väheneb või suureneb. Hüstereesi üldine põhjus on ebastabiilse oleku termodünaamilise potentsiaali minimaalne olemasolu ja stabiilne ning nende vahel on ka pöördumatud üleminekud. Hüsterees on ka esimese astme magnetilise orientatsioonilise faasiülekande ilming. Sellistel juhtudel toimub üleminek ühest faasist teise metastaseeruvate olekute tõttu. Tunnus on graafik, mida nimetatakse "hüstereesi silmuseks". Vahel seda nimetatakse ka "magnetiseerimise kõveraks".

Hüstereesi silmus

M-H sõltuvuse graafikus on näha järgmist:

1. Alates nullsuurusest, kus M = 0 ja H = 0, suureneb H, kasvab M.
2. Kui väli suureneb, muutub magnetisatsioon praktiliselt konstantseks ja vastab küllastuse väärtusele.
3. Kui H väheneb, siis pööratakse vastupidine, kuid kui H = 0, ei ole magnetiseerimine M null. Seda muutust võib näha demagnetiseerimiskõverast. Kui H = 0, võtab M väärtus, mis on võrdne jäänud magnetiseerimisega.
4. Kui H-i intervallis -Hm ... + Hm suureneb, muutub magnetisatsioon piki kolmandat kõverat.
5. Kõik kolm protsessi kirjeldavat kõvera ühinevad ja moodustavad mingi silmuse. Ta kirjeldab hüstereesi nähtust - magnetiseerimise ja deagnetiseerimise protsesse.

Magnetisatsiooni energia

Loop loetakse asümmeetriliseks juhul, kui väli suurim H1, mida rakendatakse pöörd- ja edasi suundades, ei ole samad. Eespool on kirjeldatud ahelat, mis on iseloomulik aeglase magnetiseerimise pöördumise protsessile. Nendes säilivad H-ja M-väärtuste vahelised kvaasi-tasakaalu sidemed. On vaja pöörata tähelepanu asjaolule, et magnetiseerimine või deagnetiseerimine põhjustab M-i lagiga H. See aga viib asjaolu, et kogu ferromagnetilise materjali poolt magnetilise materjali poolt omandatud energia ei ole antud Täiesti tühjendamise tsükli ajal. Ja see erinevus läheb kõigele ferromagneti kuumutamisele. Sellisel juhul osutub asümmeetriliseks magnetilise hüstereesi silmus.

Loop kuju

Silmusvorm sõltub paljudest parameetritest - magnetiseerimisest, väljatugevusest, kadude olemasolust jne. Samuti on märkimisväärne mõju ferromagneti keemia koostisele, selle struktuursele seisundile, temperatuurile, defekti iseloomule ja levimisele ning töötlemise olemasolule (termiline, termomagneetiline, mehaaniline). Järelikult saab ferromolekulide hüstereesi muuta, kui materjali töödeldakse. Sellest tulenevalt muutuvad kõik materjali omadused.

Hüstereesi kadu

Ferromagneti dünaamilise magnetiseerimise pöördumise ajal põhjustab vahelduv magnetväli kahjumit. Ja nad moodustavad vaid väikese osa kogu magnetkaotusest. Kui silmustel on sama kõrgus (sama magnetiseerimise maksimaalne väärtus M), on dünaamilise vormi loop laiem kui staatiline. Selle põhjuseks on asjaolu, et kõik kahjumid lisatakse uutele kahjudele. Need on dünaamilised kadud, tavaliselt on need seotud pöördevooluga, magnetilise viskoossusega. Kokkuvõttes saadakse hüstereesi jaoks märkimisväärne kahjum.

Üks domeeniga ferromagnettid

Kui osakeste suurus on erinev, jätkub pöörlemisprotsess. See tuleneb asjaolust, et uute valdkondade moodustamine on energia seisukohast kahjumlik. Kuid osakeste pöörlemist takistab anisotroopia (magnet). Sellel võib olla erinev päritolu - kujuneda kristalli enda sees, tekkida elastse stressi tagajärjel jne). Aga see anisotroopia abil on see, et magnetiseerimine hoitakse siseväljal. Seda nimetatakse ka magnetanisotroopia efektiivseks alaks. Ja magnetilist hüstereesi tekib seepärast, et magnetiseerimine muutub kahes suunas - otsene ja vastupidine. Ühesuunaliste ferromagnettide magnetiseerimise pöördumise ajal esineb mitu hüpet. Magnetiseerimisvektor M pöördub põlema H külje poole. Lisaks võib pöörlemine olla homogeenne või mittehomogeenne.

Mitmekordsete ferromagnettid

Nendes on magnetiseerimiskõver üles ehitatud sarnasel viisil, kuid siin on protsessid erinevad. Kui toimub magnetiseerimise pöördumine, suunatakse domeenide piirid. Järelikult võib hüstereesi esinemise üks põhjusi olla piiride nihkumise viivitus, samuti pöördumatud hüpped. Mõnikord (kui ferromagnettidel on suhteliselt suur välja), siis magnetülesteresis määratakse kasvu pidurdamise ja remagnetisatsiooni tuumade moodustumise kaudu. Nendest tuumikest moodustub ferromagneetiliste ainete domeenstruktuur.

Hüstereesi teooria

Tuleb arvestada, et magnetilise hüstereesi nähtus esineb ka väljal H pöörlemisel, mitte ainult siis, kui see muutub märk ja suurusjärgus. Seda nimetatakse magnetilise pöörlemise hüstereesiks ja see vastab magnetiseerimise suuna muutusele M, kusjuures muutub väljavaate suunda H. Magnetilise pöörlemise hüstereesi väljanägemist jälgitakse ka siis, kui uuritavat proovi pööratakse fikseeritud väli suhtes H.

Magnetiseerimiskõver iseloomustab ka domeeni magnetstruktuuri. Struktuur muutub magnetiseerimise ja magnetiseerimise pöördumise protsesside läbimisel. Muudatused sõltuvad sellest, kui palju domeenide piirid muutuvad välise magnetvälja mõjude tõttu. Absoluutselt kõik, mis võib peatada kõik ülalkirjeldatud protsessid, muudab ferromagnetid ebastabiilseks ja põhjustab magnetilise hüstereesi tekkimist.

Tuleb arvestada, et hüsterees sõltub paljudest parameetritest. Magnetisatsioon muutub välistegurite mõjul - temperatuur, elastsed pinged, seetõttu tekib hüsterees. See tekitab mitte ainult magnetiseerimise hüstereesi, vaid ka kõik need omadused, millest see sõltub. Nagu siin on näha, võib hüstereesi nähtust täheldada mitte ainult siis, kui materjal on magnetiseeritud, vaid ka muudes füüsilistes protsessides, mis on sellega otseselt või kaudselt seotud.