Η λέξη υστέρηση εισήχθη από μια αρχαία ελληνική λέξη όπου η έννοια αναφέρεται σε «καθυστερημένη» ή «ανεπάρκεια». Ο όρος μαγνητική υστέρηση ιδρύθηκε το έτος 1890 από τον επιστήμονα James Alfred Ewing για να γνωρίζει την απόδοση και την αγωγιμότητα των μαγνητικών ουσιών. Πριν από το 1890, οι εργασίες για αυτήν την έννοια του υστέρηση σε μηχανικά δίκτυα εκτελέστηκε από τον James Maxwell. Κατά συνέπεια, τα μοντέλα που αναπτύχθηκαν από την υστέρηση απέκτησαν μεγαλύτερη σημασία στα έργα που σχετίζονται με την απορρόφηση και τον μαγνητισμό. Στη συνέχεια, η μαθηματική ανάλυση της μαγνητικής υστέρησης ήταν γνωστή την περίοδο της δεκαετίας του 1970 από τον Mark Krasnosel και την ομάδα του. Και τώρα το άρθρο μας εξηγεί τη μαγνητική υστέρηση, την καμπύλη B-H, τη συμπεριφορά της και τις εφαρμογές.
Τι είναι η μαγνητική υστέρηση;
Αυτό είναι το φαινόμενο της πυκνότητας μαγνητισμού «Β» που υστερεί μετά τη μαγνητική δύναμη «Η» που εμφανίζεται σε μια μαγνητική ουσία ονομάζεται «Μαγνητική Υστέρηση». Για να είμαστε σαφείς, μπορεί να εξηγηθεί ως όταν μια μαγνητική ουσία βρίσκεται υπό μαγνητισμό για πρώτη φορά και μετά με άλλο τρόπο, ο οποίος ολοκληρώνει έναν πλήρη κύκλο μαγνητισμού, τότε αναπτύσσεται πυκνότητα ροής που υστερεί πίσω από τη δύναμη μαγνητισμού.
Μαγνητικό υλικό
Για μαγνητικές ουσίες όπως ο σίδηρος, ακόμη και όταν δεν βρίσκονται κάτω από το μαγνητικό πεδίο, θα διατηρείται μέρος της ευθυγράμμισης. Για να τα καταστήσει μη μαγνητισμένα, χρειάζεται είτε εφαρμογή θερμότητας είτε μαγνητικού πεδίου στην αντίστροφη κατεύθυνση. Υπάρχουν διάφοροι τύποι μαγνητικών ουσιών όπως para, dia, Ferro και anti- σιδηρομαγνητική υλικά. Με τις σιδηρομαγνητικές ουσίες, ο βρόχος υστέρησης μπορεί εύκολα να αναπτυχθεί.
Βρόχος μαγνητικής υστέρησης
Ο βρόχος υστέρησης καθορίζει τη σχέση που υπάρχει μεταξύ του πεδίου μαγνήτισης και της ποσότητας του φαινομένου μαγνητισμού. Κατά τη στιγμή της τροποποίησης του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου σε ένα υλικό σιδηρομαγνήτη, θα αναπτυχθεί ο βρόχος υστέρησης. Το παρακάτω γράφημα περιγράφει τις θέσεις και τη λεπτομερή ανάλυση.
Βρόχος υστέρησης
Ο βρόχος σχηματίζεται κατά τη μέτρηση του Β για πολλαπλές τιμές Η και εάν αυτές οι τιμές περιγράφονται ως γραφική μορφή, τότε σχηματίζει βρόχο. Εδώ,
- Η τιμή του «Β» αυξάνεται όταν η τιμή «Η» αυξάνεται ταυτόχρονα.
- Η αύξηση της κρούσης μαγνητικού πεδίου αυξάνει την τιμή του μαγνητισμού και στο τέλος, φτάνει στο σημείο «Α», το οποίο ονομάζεται σημείο κορεσμού όπου το «Β» παραμένει σταθερό.
- Μειώνοντας την ποσότητα του μαγνητικού πεδίου, μειώνεται επίσης η επίδραση του μαγνητισμού. Ωστόσο, οι τιμές «B» και «H» είναι παρόμοιες που είναι «0», η μαγνητική ουσία έχει λίγες ιδιότητες μαγνητισμού και αυτό ορίζεται είτε ως υπολειμματικός μαγνητισμός είτε ως συγκράτηση.
- Και όταν υπάρχει μείωση της επίδρασης ενός μαγνητικού πεδίου, η ιδιότητα του μαγνητισμού θα μειωθεί επίσης. Και στο «C», το υλικό απομαγνητίζεται πλήρως και έχει μηδενικές μαγνητικές ιδιότητες.
- Και οι δύο αυτές διαδικασίες προς τα εμπρός και αντίστροφης κατεύθυνσης ολοκληρώνουν έναν ολόκληρο κύκλο και σχηματίζουν έναν βρόχο που ονομάζεται βρόχος υστέρησης.
Μαγνητισμός ή καμπύλη B-H
Με την παραπάνω βασική θεωρία, είμαστε σαφείς ότι οι καμπύλες μαγνητικής υστέρησης είναι διαφορετικές για διαφορετικούς τύπους υλικών. Από την παρακάτω εικόνα, παρατηρήθηκε ότι η πυκνότητα ροής αυξάνεται αντίστοιχα με την ισχύ του πεδίου έως ότου φτάσει σε μια συγκεκριμένη τιμή και μετά από αυτό το σημείο η πυκνότητα ροής παραμένει ως σταθερή ακόμη και η ισχύς του πεδίου παραμένει να αυξάνεται.
Αυτό συμβαίνει λόγω του λόγου ότι υπάρχει περιορισμός στο ροή ποσότητα πυκνότητας που μπορεί να αναπτυχθεί από τον πυρήνα καθώς ολόκληροι τομείς που υπάρχουν στην ουσία σιδήρου είναι ακριβώς ευθυγραμμισμένοι. Μετά από αυτό, δεν δείχνει καμία επίδραση στο «M», και στο γράφημα, το σημείο όπου η πυκνότητα ροής είναι στη μέγιστη τιμή ονομάζεται μαγνητικός κορεσμός.
Ο κορεσμός αναπτύσσεται λόγω της τυχαίας ευθυγράμμισης της διάταξης μορίων μέσα στην ουσία του πυρήνα και αυτό τροποποιεί τα μικρά σωματίδια μέσα στην ουσία ώστε να ευθυγραμμιστούν ακριβώς. Όταν η τιμή του «Η» αυξάνεται, θα υπάρχει μια πιο τέλεια διάταξη των μοριακών σωματιδίων έως ότου φτάσουν για να αναπτύξουν αυξημένη πυκνότητα ροής. Και επίσης αύξηση της ισχύος του μαγνητικού πεδίου λόγω της αύξησης του ηλεκτρικού ρεύμα η κοιλάδα στο πηνίο δεν θα δείξει κανένα αποτέλεσμα
Βρόχοι μαγνητικής υστέρησης για μαλακά και σκληρά υλικά
Το αποτέλεσμα της μαγνητικής υστέρησης είναι η αχρησιμοποίητη ενεργειακή απόρριψη σε θερμική μορφή όπου η διασκορπισμένη ενέργεια είναι σε γραμμική αναλογία με την έκταση του βρόχου υστέρησης. Οι απώλειες που αναπτύχθηκαν λόγω μαγνητικής υστέρησης δείχνουν επίσης την επίδραση στον εναλλασσόμενο τύπο μετασχηματιστές όπου υπάρχει συχνή διακύμανση στην τρέχουσα κατεύθυνση. Εξαιτίας αυτού, οι μαγνητικοί πόλοι στο υλικό πυρήνα δημιουργούν απώλειες καθώς αντιστρέφουν συνεχώς την κατεύθυνση τους. Οι παρακάτω εικόνες απεικονίζουν τον βρόχο υστέρησης τόσο στα μαλακά όσο και στα σκληρά υλικά.
Σε μαλακό μαγνήτη
Βρόχος με μαλακό μαγνήτη
Σε σκληρό μαγνήτη
Καμπύλη υστέρησης σε σκληρό μαγνήτη
Τα περιστρεφόμενα πηνία που υπάρχουν σε συστήματα DC θα αναπτύξουν επίσης απώλειες υστέρησης καθώς έχουν συνεχή διέλευση μέσω του νότιου και του βόρειου μαγνητικού πόλου. Όπως έχει ήδη αναφερθεί ότι, το γράφημα βρόχου υστέρησης βασίζεται στη συμπεριφορά του μαγνητικού υλικού που χρησιμοποιείται.
Υπολειμματικός μαγνητισμός
Από τον βρόχο μαγνητικής υστέρησης, η ποσότητα πυκνότητας ροής που διατηρείται από τη μαγνητική ουσία ονομάζεται υπολειπόμενος μαγνητισμός. Και το ποσό της συντήρησης ονομάζεται συγκράτηση ουσιών.
Καταναγκαστική δύναμη
Η ποσότητα της μαγνητικής δύναμης που είναι απαραίτητη για την απομάκρυνση της υπόλοιπης μαγνητικής ιδιότητας από το υλικό ονομάζεται δύναμη καταναγκασμού. Για να ολοκληρώσετε τον βρόχο υστέρησης, η μαγνητική δύναμη «Η» ενισχύεται περισσότερο προς την αντίθετη κατεύθυνση έως ότου φτάσει σε σημείο κορεσμού. Και η τιμή του «Η», θα φτάσει στο μηδέν και ο βρόχος έρχεται στο μονοπάτι «de», όπου η διαδρομή «oe» είναι η υπολειπόμενη μαγνητική ιδιότητα όταν η διαδρομή είναι στην αντίθετη κατεύθυνση.
Η μαγνητική υστέρηση έχει ως αποτέλεσμα την υπέρβαση της σπατάλης ενέργειας όπως στη θερμική μορφή. Η ενέργεια που διαχέεται σχετίζεται με την έκταση του βρόχου υστέρησης. Ειδικά υπάρχουν δύο είδη μαγνητικού υλικού όπου βρίσκονται μαλακό μαγνητικό υλικό και σκληρό μαγνητικό υλικό .
Εφαρμογές
Μερικά από τα εφαρμογές μαγνητικής υστέρησης είναι:
Καθώς οι μαγνητικές ουσίες έχουν εκτεταμένο εύρος βρόχου υστέρησης, αυτές εφαρμόζονται σε συσκευές όπως
- Σκληρός δίσκος
- Συσκευές εγγραφής ήχου
- Μαγνητικές ταινίες
- Πιστωτικές κάρτες
Επίσης, υπάρχουν περιορισμένες ουσίες βρόχου μαγνητικής υστέρησης και αυτές χρησιμοποιούνται
- Μετασχηματιστές
- Στερεοειδή
- Ηλεκτρομαγνήτες
- Ρελέ
Χρησιμοποιήθηκε για την απόσβεση της γωνιακής κίνησης των δορυφόρων στην ελάχιστη γήινη τροχιά λόγω της εμφάνισης της διαστημικής εποχής.
Και τέλος, αυτό αφορά την έννοια της μαγνητικής υστέρησης. Σε αυτό το άρθρο, μάθαμε για τον βρόχο υστέρησης, την καμπύλη B-H, τον υπολειπόμενο μαγνητισμό, την καταναγκαστική δύναμη και τον τρόπο με τον οποίο ο βρόχος διαφέρει για τη μαλακή και σκληρή μαγνητική ουσία και τις εφαρμογές του. Είναι επίσης σημαντικό να γνωρίζετε τι είναι το σημασία ενός βρόχου υστέρησης ;
