Ce este histerezisul?

În miezul oricărui electromagnet, după ce curentul este oprit, o parte din proprietățile magnetice, numită magnetism rezidual, este întotdeauna păstrată. Mărimea magnetismului rezidual depinde de proprietățile materialului miezului și atinge o valoare mai mare pentru oțelul călit și mai puțin pentru fierul blând.

Cu toate acestea, oricât de moale ar fi fierul de călcat, magnetismul rezidual va avea în continuare un anumit efect dacă, în funcție de condițiile de funcționare ale dispozitivului, este necesară magnetizarea miezului acestuia, adică demagnetizarea la zero și magnetizarea în direcția opusă.

De fapt, cu fiecare schimbare a direcției curentului în bobina electromagnetului, este necesar (datorită prezenței magnetismului rezidual în miez) să se demagnetizeze mai întâi miezul și abia apoi acesta poate fi magnetizat într-un nou direcţie. Acest lucru ar necesita un flux magnetic în direcția opusă.

Cu alte cuvinte, modificarea magnetizării miezului (inducția magnetică) rămâne întotdeauna în urma modificărilor corespunzătoare ale fluxului magnetic (intensitatea câmpului magnetic), creat de bobină.

Această întârziere a inducției magnetice față de puterea câmpului magnetic se numește histerezis... Cu fiecare nouă magnetizare a miezului, pentru a-i distruge magnetismul rezidual, este necesar să se acționeze asupra miezului cu un flux magnetic în sens opus. direcţie.

În practică, aceasta va însemna să cheltuiți o parte din energia electrică pentru a depăși forța coercitivă, ceea ce face dificilă rotirea magneților moleculari într-o nouă poziție. Energia cheltuită pentru aceasta este eliberată în fier sub formă de căldură și reprezintă pierderi de inversare a magnetizării sau, așa cum se numește, pierderi de histerezis.

Pe baza celor de mai sus, fierul supus inversării continue a magnetizării într-un anumit dispozitiv (nuclee de armatură ale generatoarelor și motoarelor electrice, miezuri de transformator) ar trebui să fie întotdeauna selectat moale, cu o forță coercitivă foarte mică. Acest lucru face posibilă reducerea pierderilor cauzate de histerezis și, astfel, creșterea eficienței unei mașini sau a unui aparat electric.

Bucla de histerezis

Bucla de histerezis - o curbă care ilustrează cursul dependenței magnetizării de puterea câmpului extern. Cu cât aria buclei este mai mare, cu atât trebuie să faci mai multă muncă pentru a inversa magnetizarea.

Să ne imaginăm un electromagnet simplu cu un miez de fier. Să-l rulăm printr-un ciclu complet de magnetizare, pentru care vom schimba curentul de magnetizare de la zero la valoarea Ω în direcțiile tapetului.

Momentul inițial: curentul este zero, fierul nu este magnetizat, inducția magnetică B = 0.

Partea 1: magnetizare prin schimbarea curentului de la 0 la o valoare de — + Ω.Inducția în miezul de fier va crește mai întâi rapid, apoi mai lent. Până la sfârșitul operațiunii, în punctul A, fierul este atât de saturat cu linii magnetice de forță încât creșterea în continuare a curentului (peste + OM) poate da rezultate cele mai nesemnificative, prin urmare operația de magnetizare poate fi considerată completă.

Magnetizarea până la saturație înseamnă că magneții moleculari din miez, care la începutul procesului de magnetizare erau într-o stare completă și apoi doar în dezordine parțială, aproape toți acum sunt aranjați în rânduri ordonate, polii nordici pe o parte, polii sudici pe o parte. celălalt.de ce avem acum polaritatea nordică la un capăt al nucleului și la sud la celălalt.

Partea a 2-a: slăbirea magnetismului datorită reducerii curentului de la + OM la 0 și demagnetizării complete la curent — OD. Inducția magnetică care se schimbă de-a lungul curbei AC va atinge valoarea OC, în timp ce curentul va fi deja zero. Această inducție magnetică se numește magnetism rezidual sau inducție magnetică reziduală. Pentru a distruge, pentru o demagnetizare completă, deci, este necesar să se dea un curent invers electromagnetului și să-l aducă la o valoare corespunzătoare ordonatei OD din desen.

Partea a 3-a: magnetizare inversă prin schimbarea curentului de la — OD la — OM1. Inducția magnetică care crește de-a lungul curbei DE va ​​atinge punctul E corespunzător momentului de saturație.

Partea a 4-a: slăbirea magnetismului prin reducerea treptată a curentului de la — OM1, la zero (magnetism rezidual OF) și demagnetizarea ulterioară prin schimbarea direcției curentului și aducerea acestuia la valoarea + OH.

Partea a cincea: magnetizarea corespunzatoare procesului din prima parte, aducand inductia magnetica de la zero la + MA prin schimbarea curentului de la + OH la + OM.

NSW când curentul de demagnetizare scade la zero, nu toți magneții elementari sau moleculari revin la starea lor anterioară dezordonată, dar unii dintre ei își păstrează poziția corespunzătoare ultimei direcții de magnetizare. Acest fenomen de întârziere sau reținere a magnetismului se numește histerezis.