Τι είναι η μαγνήτιση

Μαγνητισμός είναι ένας όρος που χρησιμοποιείται για να περιγράψει το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται σε μια ουσία λόγω της πόλωσής της. Αυτό το πεδίο προκύπτει υπό την επίδραση ενός εφαρμοζόμενου εξωτερικού μαγνητικού πεδίου και εξηγείται από δύο φαινόμενα. Το πρώτο από αυτά συνίσταται στην πόλωση ατόμων ή μορίων, ονομάζεται φαινόμενο Lenz. Το δεύτερο είναι η επίδραση της πόλωσης στην ταξινόμηση των προσανατολισμών των μαγνητονίων (μονάδα στοιχειώδους μαγνητικής ροπής).

Ο μαγνήτης χαρακτηρίζεται από τις ακόλουθες ιδιότητες:

1. Ελλείψει εξωτερικού μαγνητικού πεδίου ή άλλης δύναμης που διατάσσει τον προσανατολισμό των μαγνητονίων, η μαγνήτιση της ουσίας είναι μηδέν.

2. Με την παρουσία ενός εξωτερικού μαγνητικού πεδίου, η μαγνήτιση εξαρτάται από την ισχύ αυτού του πεδίου.

3. Για τις διαμαγνητικές ουσίες η μαγνήτιση έχει αρνητική τιμή, για τις άλλες ουσίες είναι θετική.

4. Στις διαμαγνητικές και παραμαγνητικές ουσίες, η μαγνήτιση είναι ανάλογη με την εφαρμοζόμενη δύναμη μαγνήτισης.

5. Για άλλες ουσίες, η μαγνήτιση είναι συνάρτηση της ασκούμενης δύναμης που ενεργεί σε συμφωνία με τις τοπικές δυνάμεις που διατάσσουν τους προσανατολισμούς των μαγνητονίων.

Η μαγνήτιση μιας σιδηρομαγνητικής ουσίας είναι μια σύνθετη συνάρτηση που μπορεί να περιγραφεί με μεγαλύτερη ακρίβεια χρησιμοποιώντας βρόχους υστέρησης.

6. Η μαγνήτιση οποιασδήποτε ουσίας μπορεί να αναπαρασταθεί ως το μέγεθος της μαγνητικής ροπής ανά μονάδα όγκου.

Το φαινόμενο της μαγνητικής υστέρησης αναπαρίσταται γραφικά με τη μορφή καμπύλης που απεικονίζει τη σχέση μεταξύ της ισχύος του εφαρμοζόμενου εξωτερικού μαγνητικού πεδίου H και της προκύπτουσας μαγνητικής επαγωγής Β.

Για ομοιογενείς ουσίες, αυτές οι καμπύλες είναι πάντα συμμετρικές ως προς το κέντρο της γραφικής παράστασης, αν και ποικίλλουν πολύ σε σχήμα για διαφορετικές σιδηρομαγνητικές ουσίες… Κάθε συγκεκριμένη καμπύλη αντανακλά όλες τις πιθανές σταθερές καταστάσεις στις οποίες τα μαγνηόνια μιας δεδομένης ουσίας μπορεί να βρίσκονται παρουσία ή απουσία ενός εφαρμοζόμενου εξωτερικού μαγνητικού πεδίου.

Βρόχος υστέρησης

Η μαγνήτιση των ουσιών εξαρτάται από το ιστορικό της μαγνήτισής τους: 1 — υπολειπόμενη μαγνήτιση. 2 — καταναγκαστική δύναμη. 3 — μετατόπιση του σημείου εργασίας.

Το παραπάνω σχήμα δείχνει τα διάφορα χαρακτηριστικά του βρόχου υστέρησης, τα οποία ορίζονται ως εξής.

επιμονή εκφράζεται από τη μαγνητική δύναμη που απαιτείται για την επιστροφή των περιοχών στις αρχικές συνθήκες μηδενικής ισορροπίας αφού αυτή η ισορροπία διαταραχθεί από ένα εξωτερικά εφαρμοζόμενο πεδίο κορεσμού. Αυτό το χαρακτηριστικό καθορίζεται από το σημείο τομής του βρόχου υστέρησης του άξονα Β (που αντιστοιχεί στην τιμή H = 0).

Καταναγκαστική δύναμη Η υπολειπόμενη ένταση εξωτερικού πεδίου στην ουσία είναι μετά την αφαίρεση του εφαρμοζόμενου εξωτερικού μαγνητικού πεδίου. Αυτό το χαρακτηριστικό καθορίζεται από το σημείο τομής του βρόχου υστέρησης κατά μήκος του άξονα Η (που αντιστοιχεί στην τιμή H = 0).Η επαγωγή κορεσμού αντιστοιχεί στη μέγιστη τιμή της επαγωγής Β που μπορεί να υπάρχει σε μια δεδομένη ουσία, ανεξάρτητα από τη δύναμη μαγνήτισης H.

Στην πραγματικότητα, η ροή συνεχίζει να αυξάνεται πέρα ​​από το σημείο κορεσμού, αλλά για τους περισσότερους σκοπούς η αύξησή της δεν είναι πλέον σημαντική. Δεδομένου ότι σε αυτή την περιοχή η μαγνήτιση της ουσίας δεν οδηγεί σε αύξηση του προκύπτοντος πεδίου, μαγνητική διαπερατότητα πέφτει σε πολύ μικρές τιμές.

Διαφορική μαγνητική διαπερατότητα εκφράζει την κλίση της καμπύλης σε κάθε σημείο του βρόχου υστέρησης. Το περίγραμμα του βρόχου υστέρησης δείχνει τη φύση της αλλαγής στην πυκνότητα της μαγνητικής ροής σε μια ουσία με μια κυκλική αλλαγή στο εξωτερικό μαγνητικό πεδίο που εφαρμόζεται σε αυτήν την ουσία.

Εάν το εφαρμοζόμενο πεδίο διασφαλίζει ότι επιτυγχάνονται καταστάσεις κορεσμού τόσο θετικής όσο και αρνητικής πυκνότητας ροής, τότε η καμπύλη που προκύπτει ονομάζεται κύριος βρόχος υστέρησης… Αν η πυκνότητα ροής δεν φτάνει τα δύο άκρα, τότε καλείται η καμπύλη βοηθητικό κύκλωμα υστέρησης.

Το σχήμα του τελευταίου εξαρτάται τόσο από την ένταση του κυκλικού εξωτερικού πεδίου όσο και από τη συγκεκριμένη θέση του βοηθητικού βρόχου σε σχέση με τον κύριο. Εάν το κέντρο του βοηθητικού βρόχου δεν συμπίπτει με το κέντρο του κύριου βρόχου, τότε η αντίστοιχη διαφορά στις δυνάμεις μαγνήτισης εκφράζεται με μια ποσότητα που ονομάζεται μαγνητική μετατόπιση του σημείου λειτουργίας.

Επιστροφή μαγνητικής διαπερατότητας Είναι η τιμή της κλίσης του βοηθητικού βρόχου κοντά στο σημείο λειτουργίας.

Εφέ Barhausen αποτελείται από μια σειρά από μικρά «άλματα» μαγνήτισης που προκύπτουν από μια συνεχή αλλαγή της δύναμης μαγνήτισης.Αυτό το φαινόμενο παρατηρείται μόνο στο μεσαίο τμήμα του βρόχου υστέρησης.

Δείτε επίσης: Τι είναι ο διαμαγνητισμός