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Histerese magnética: descrição, propriedades, aplicação prática

Há uma histerese magnética,ferroelétrico, dinâmico, elástico. Também é encontrado em biologia, ciência do solo e economia. Além disso, a essência desta definição é quase a mesma. Mas o artigo vai falar sobre magnético, você vai aprender mais detalhadamente sobre esse fenômeno, o que depende e quando ele aparece. Este fenômeno é estudado em universidades com um foco técnico, o currículo escolar não está incluído, por isso nem todo mundo sabe sobre isso.

Histerese magnética

histerese magnética

Esta é uma dependência irreversível e ambígua.Indicador da magnetização da matéria (e, via de regra, são ferromagnetos magneticamente ordenados) de um campo magnético externo. Neste caso, o campo está em constante mudança - diminui ou aumenta. A razão geral para a existência da histerese é a presença no mínimo do potencial termodinâmico de um estado instável e estável, e também há transições irreversíveis entre elas. A histerese é também uma manifestação de uma transição de fase magnética de orientação do primeiro tipo. Quando eles fazem a transição de uma para outra, ocorrem fases devido a estados metaestáveis. Uma característica é um gráfico que é chamado de “loop de histerese”. Às vezes também é chamado de "curva de magnetização".

Loop de histerese

histerese

No gráfico de dependência de M em H você pode ver:

  1. Do estado zero, em que M = 0 e H = 0, com aumento de H, o mesmo acontece com M.
  2. Quando o campo aumenta, a magnetização se torna quase constante e é igual ao valor de saturação.
  3. Quando H diminui, ocorre a mudança oposta.mas quando H = 0, a magnetização M não será zero. Essa mudança pode ser vista na curva de desmagnetização. E quando H = 0, M assume um valor igual à magnetização residual.
  4. Com um aumento de H no intervalo –HT ... + NT, a magnetização muda ao longo da terceira curva.
  5. Todas as três curvas que descrevem os processos são conectadas e formam uma espécie de loop. Também descreve o fenômeno da histerese - os processos de magnetização e desmagnetização.

Energia de magnetização

curva de magnetização

O loop é considerado desequilibrado sequando os máximos do campo H1, que são aplicados nas direções oposta e dianteira, não são os mesmos. O loop foi descrito acima, o que é característico de um lento processo de reversão de magnetização. Com eles, são mantidas as relações de quase-equilíbrio entre os valores de H e M. É necessário prestar atenção ao fato de que, ao magnetizar ou desmagnetizar, M fica atrás de N. E isso leva ao fato de que toda a energia que é adquirida pelo material ferromagnético durante a magnetização não é fornecida completamente durante o ciclo de desmagnetização. E essa diferença se aplica ao aquecimento de um ferro-ímã. E o loop de histerese magnética acaba sendo assimétrico neste caso.

Forma de loop

A forma do loop depende de muitos parâmetros -magnetização, força de campo, presença de perdas, etc. A composição química de um ferro-ímã, seu estado estrutural, temperatura, natureza e distribuição de defeitos e a presença de processamento (térmico, termomagnético, mecânico) também têm um efeito considerável. Portanto, a histerese dos ferromagnetos pode ser alterada pela usinagem dos materiais. A partir disso, todas as características do material mudam.

Perdas por histerese

loop de histerese magnética

Durante a inversão dinâmica da magnetizaçãoum ferro-ímã com um campo magnético alternado, são observadas perdas. Além disso, eles representam apenas uma pequena fração das perdas magnéticas totais. Se os loops tiverem a mesma altura (o mesmo valor máximo de magnetização M), o loop dinâmico será mais amplo que o estático. Isso se deve ao fato de que novas perdas são adicionadas a todas as perdas. São perdas dinâmicas, geralmente associadas a correntes de Foucault, viscosidade magnética. Em suma, são obtidas perdas de histerese bastante significativas.

Ferromagnetos de domínio único

histerese de ferromagnetos

Caso as partículas tenham diferentestamanho, o processo de rotação está em andamento. Isso se deve ao fato de a formação de novos domínios ser desvantajosa do ponto de vista energético. Mas o processo de rotação de partículas é dificultado pela anisotropia (magnética). Pode ter uma origem diferente - formar-se no próprio cristal, surgir devido ao estresse elástico, etc.). Mas é precisamente com a ajuda dessa anisotropia que a magnetização é retida pelo campo interno. É também chamado de campo efetivo da anisotropia magnética. E a histerese magnética surge devido ao fato de a magnetização mudar em duas direções - direta e reversa. Durante a reversão de magnetização de ferromagnetos de domínio único, ocorrem vários saltos. O vetor de magnetização M gira na direção do campo N. Além disso, a rotação pode ser homogênea ou não homogênea.

Ferromagnetos com vários domínios

Neles, a curva de magnetização é construída de acordo com umimagem, mas os processos são diferentes. Durante a reversão da magnetização, os limites do domínio mudam. Consequentemente, uma das causas da histerese pode ser um atraso no deslocamento dos limites, bem como saltos irreversíveis. Às vezes (se os ferromagnetos têm um campo bastante grande), a histerese magnética é determinada pelo retardo do crescimento e pela formação de núcleos de reversão da magnetização. É a partir desses núcleos que se forma a estrutura de domínio das substâncias ferromagnéticas.

Teoria da histerese

perda de histerese

Deve-se ter em mente que o fenômeno da magnéticaa histerese também ocorre quando o campo H gira, e não apenas quando muda em sinal e magnitude. Isso é chamado de histerese da rotação magnética e corresponde a uma mudança na direção da magnetização M com uma mudança na direção do campo N. A ocorrência de uma histerese da rotação magnética também é observada quando a amostra em estudo é girada em relação a um campo fixo N.

A curva de magnetização também caracterizaestrutura de domínio magnético. A estrutura muda durante os processos de magnetização e reversão da magnetização. As mudanças dependem de quanto os limites do domínio são alterados, dos efeitos de um campo magnético externo. Absolutamente tudo o que é capaz de atrasar todos os processos descritos acima coloca os ferromagnetos em um estado instável e é a razão pela qual a histerese magnética ocorre.

Note-se que a histerese depende do conjuntoparâmetros. A magnetização muda sob a influência de fatores externos - temperatura, tensão elástica, portanto, ocorre histerese. Nesse caso, a histerese aparece não apenas da magnetização, mas também de todas as propriedades das quais depende. Como se pode observar, o fenômeno da histerese pode ser observado não apenas durante a magnetização do material, mas também em outros processos físicos associados direta ou indiretamente a ele.

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