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Hysterese magnetisch: Beschreibung, Eigenschaften, praktische Anwendung

Hysterese ist magnetisch,ferroelektrisch, dynamisch, elastisch. Es kommt auch in der Biologie, Bodenkunde und Wirtschaft vor. Und das Wesen dieser Definition ist fast das Gleiche. Aber der Artikel wird sich speziell mit dem Magnetischen befassen, Sie werden mehr über dieses Phänomen erfahren, davon, wovon es abhängt und wann es sich manifestiert. Dieses Phänomen wird an technisch orientierten Universitäten studiert, der Schullehrplan ist nicht enthalten, daher weiß es nicht jeder.

Hysterese magnetisch

magnetische Hysterese

Dies ist eine irreversible und mehrdeutige Abhängigkeitder Magnetisierungsindex einer Substanz (und dies in der Regel magnetisch geordnete Ferromagnete) aus einem externen Magnetfeld. In diesem Fall ändert sich das Feld ständig - nimmt ab oder erhöht sich. Der allgemeine Grund für die Existenz der Hysterese ist das Vorhandensein des thermodynamischen Potentials des instabilen Zustandes im Minimum und stabil, und es gibt auch irreversible Übergänge zwischen ihnen. Die Hysterese ist auch eine Manifestation des magnetischen orientierenden Phasenübergangs der ersten Art. In diesen Fällen treten die Übergänge von einer Phase zur anderen aufgrund von metastabilen Zuständen auf. Ein Merkmal ist ein Graph, der als "Hystereseschleife" bezeichnet wird. Manchmal wird es auch "Magnetisierungskurve" genannt.

Hystereseschleife

Hysterese-Phänomen

Auf dem Graph der Abhängigkeit von M auf H kann man sehen:

  1. Aus dem Nullzustand, bei dem M = 0 und H = 0 gilt, steigt mit steigendem H M an.
  2. Wenn das Feld ansteigt, wird die Magnetisierung praktisch konstant und gleich dem Sättigungswert.
  3. Wenn H abnimmt, wird das Gegenteil umgekehrt,aber wenn H = 0 ist, ist die Magnetisierung M nicht Null. Diese Änderung ist aus der Entmagnetisierungskurve ersichtlich. Und wenn H = 0 ist, nimmt M einen Wert an, der gleich der remanenten Magnetisierung ist.
  4. Wenn H im Intervall -Hm ... + Hm ansteigt, ändert sich die Magnetisierung entlang der dritten Kurve.
  5. Alle drei Kurven beschreiben die Prozesse und bilden eine Art Schleife. Sie beschreibt das Phänomen der Hysterese - die Prozesse der Magnetisierung und Entmagnetisierung.

Magnetisierungsenergie

Magnetisierungskurve

Eine Schleife wird in diesem Fall als asymmetrisch betrachtet.wenn die Maxima des Feldes H1, die in der Rückwärts- und Vorwärtsrichtung angelegt werden, nicht gleich sind. Oben haben wir eine Schleife beschrieben, die für einen langsamen Magnetisierungsumkehrprozess charakteristisch ist. Als sie Erhaltung der Quasi-Gleichgewichtsbeziehungen zwischen den Werten von N und M auftreten ist notwendig, die Aufmerksamkeit auf die Tatsache zu achten, dass die Magnetisierung oder Entmagnetisierung Rückstau von M N. auftritt und dies führt zu der Tatsache, dass die gesamte Energie, die während der Magnetisierung ferromagnetisches Material erfasst wird, nicht gegeben ist vollständig während des Entmagnetisierungszyklus. Und dieser Unterschied gilt für die Erwärmung des Ferromagneten. Und die Schleife der magnetischen Hysterese erweist sich in diesem Fall als asymmetrisch.

Schleifenform

Abhängig von der Form der Schleife aus vielen Parametern -Magnetisierung, Feldstärke, das Vorhandensein von Verlusten, usw. Die chemische Zusammensetzung des Ferromagneten, sein struktureller Zustand, Temperatur, Charakter und Verteilung der Defekte und das Vorhandensein der Behandlung (thermisch, thermomagnetisch, mechanisch) haben ebenfalls beträchtlichen Einfluss. Folglich kann die Hysterese von Ferromagneten verändert werden, indem Materialien einer maschinellen Bearbeitung unterzogen werden. Daraus ergeben sich alle Eigenschaften des Materials.

Hystereseverluste

magnetische Hystereseschleife

Während der dynamischen MagnetisierungsumkehrFerromagnet mit einem magnetischen Wechselfeld werden Verluste beobachtet. Und sie machen nur einen kleinen Bruchteil der gesamten magnetischen Verluste aus. Wenn die Schleifen die gleiche Höhe haben (der gleiche Maximalwert der Magnetisierung M), ist die dynamische Betrachtungsschleife breiter als die statische. Dies ist darauf zurückzuführen, dass zu allen Verlusten neue Verluste hinzukommen. Dies sind dynamische Verluste, sie sind in der Regel mit Wirbelstrom, magnetische Viskosität verbunden. In der Summe werden signifikante Verluste für die Hysterese erhalten.

Ein-Domänen-Ferromagnete

Hysterese von Ferromagneten

Für den Fall, dass die Partikel unterschiedlich sindGröße, der Prozess der Rotation geht weiter. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Bildung neuer Domänen vom Standpunkt der Energie unrentabel ist. Der Prozess der Partikelrotation wird jedoch durch Anisotropie (magnetisch) behindert. Es kann verschiedene Ursachen haben - sich im Kristall selbst zu bilden, infolge elastischer Spannung usw. entstehen. Aber mit dieser Anisotropie wird die Magnetisierung vom inneren Feld gehalten. Es wird auch das effektive Feld der magnetischen Anisotropie genannt. Und magnetische Hysterese entsteht aufgrund der Tatsache, dass sich die Magnetisierung in zwei Richtungen ändert - direkt und umgekehrt. Während der Magnetisierungsumkehr von Ein-Domänen-Ferromagneten treten mehrere Sprünge auf. Der Magnetisierungsvektor M wendet sich auf die Seite des Feldes H. Darüber hinaus kann die Rotation homogen oder inhomogen sein.

Mehrdomänen-Ferromagnete

In ihnen ist die Magnetisierungskurve ähnlich aufgebautBild, aber hier sind die Prozesse unterschiedlich. Wenn eine Magnetisierungsumkehr auftritt, werden die Grenzen der Domänen verschoben. Folglich kann einer der Gründe für das Auftreten einer Hysterese die Verzögerung der Verschiebungen der Grenzen sowie irreversible Sprünge sein. Manchmal (wenn Ferromagnete ein ziemlich großes Feld haben) wird die magnetische Hysterese durch die Wachstumsverzögerung und die Bildung von Ummagnetisierungskeimen bestimmt. Aus diesen Kernen wird die Domänenstruktur ferromagnetischer Substanzen gebildet.

Theorie der Hysterese

Hystereseverluste

Es ist erwähnenswert, dass das Phänomen der magnetischenHysterese tritt auch auf, wenn das Feld H gedreht wird, und nicht nur, wenn es sich in Vorzeichen und Größe ändert. Dies wird als Hysterese der magnetischen Rotation bezeichnet und entspricht einer Änderung der Magnetisierungsrichtung M mit einer Änderung der Richtung des Feldes H. Das Auftreten einer Hysterese der magnetischen Rotation wird auch beobachtet, wenn sich die zu untersuchende Probe relativ zu einem festen Feld H dreht.

Die Magnetisierungskurve kennzeichnet auchmagnetische Domänenstruktur. Die Struktur ändert sich mit dem Durchgang der Magnetisierungs- und Magnetisierungsumkehrprozesse. Die Änderungen hängen davon ab, wie stark sich die Grenzen von Domänen von den Auswirkungen eines externen Magnetfelds ändern. Absolut alles, was alle oben beschriebenen Prozesse stoppen kann, transformiert Ferromagnete in einen instabilen Zustand und ist der Grund, warum magnetische Hysterese auftritt.

Es sollte berücksichtigt werden, dass die Hysterese von der Menge abhängtParameter. Magnetisierung ändert sich unter dem Einfluss von äußeren Faktoren - Temperatur, elastische Spannung, daher entsteht Hysterese. Dies führt zu einer Hysterese nicht nur der Magnetisierung, sondern auch aller Eigenschaften, von denen sie abhängt. Wie man hier sehen kann, kann das Phänomen der Hysterese nicht nur bei der Magnetisierung des Materials beobachtet werden, sondern auch bei anderen physikalischen Prozessen, die direkt oder indirekt mit ihm verbunden sind.

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