Le mot hystérésis a été introduit à partir d'un mot grec ancien où le sens se réfère à «en retard» ou «insuffisance». Le terme hystérésis magnétique a été fondé en 1890 par le scientifique James Alfred Ewing pour connaître les performances et la conductivité des substances magnétiques. Avant 1890, les travaux sur ce concept de hystérèse dans les réseaux mécaniques a été réalisée par James Maxwell. Par conséquent, les modèles développés à partir de l'hystérésis ont gagné plus de signification dans les travaux liés à l'absorption et au magnétisme. Ensuite, l'analyse mathématique de l'hystérésis magnétique a été connue dans la période des années 1970 par Mark Krasnosel et son équipe. Et maintenant, notre article explique l'hystérésis magnétique, la courbe B-H, son comportement et ses applications.
Qu'est-ce que l'hystérésis magnétique?
Il s’agit du phénomène de densité de magnétisation «B» qui est en retard suite à la force magnétique «H» qui se produit dans une substance magnétique est appelée «hystérésis magnétique». Pour être clair, cela peut être expliqué comme lorsqu'une substance magnétique est sous aimantation pour la première fois, puis d'une autre manière, ce qui complète un cycle complet d'aimantation, alors il développe une densité de flux qui est en retard sur la force de magnétisation.
Matériel magnétique
Pour les substances magnétiques telles que le fer, même lorsqu'elles ne sont pas sous le champ magnétique, une partie de l'alignement sera maintenue. Pour les rendre non magnétisés, il faut soit une application de chaleur, soit un champ magnétique dans le sens inverse. Il existe différents types de substances magnétiques comme para, dia, ferro et anti- ferromagnétique matériaux. Avec les substances ferromagnétiques, la boucle d'hystérésis peut être facilement développée.
Boucle d'hystérésis magnétique
La boucle d'hystérésis définit la relation qui existe entre le champ magnétisant et la quantité d'effet de magnétisation. Lors de la modification du champ magnétique externe dans un matériau ferromagnétique, la boucle d'hystérésis sera développée. Le graphique ci-dessous décrit les positions et l'analyse détaillée.
Boucle d'hystérésis
La boucle est formée lors de la mesure de B pour plusieurs valeurs H et si ces valeurs sont présentées sous forme graphique, alors elle forme une boucle. Ici,
- La valeur de «B» augmente lorsque la valeur de «H» est simultanément augmentée.
- L'augmentation de l'impact du champ magnétique améliore la valeur du magnétisme et à la fin, il arrive au point «A», qui est appelé un point de saturation où «B» reste constant.
- En diminuant la quantité de champ magnétique, l'impact du magnétisme est également diminué. Mais les valeurs «B» et «H» sont similaires, c'est-à-dire «0», la substance magnétique possède peu de propriétés de magnétisme et cela est défini comme un magnétisme résiduel ou comme une rétentivité.
- Et quand il y a une diminution de l'effet d'un champ magnétique, la propriété du magnétisme diminue également. Et à «C», le matériau est entièrement démagnétisé et n'a aucune propriété magnétique.
- Ces deux procédures de sens direct et inverse complètent un cycle entier et forment une boucle qui est appelée boucle d'hystérésis.
Magnétisation ou courbe B-H
Avec la théorie de base ci-dessus, nous sommes clairs que les courbes d'hystérésis magnétique sont différentes pour différents types de matériaux. À partir de l'image ci-dessous, il a été observé que la densité de flux augmente en fonction de l'intensité du champ jusqu'à ce qu'elle atteigne une valeur spécifique et qu'après ce point, la densité de flux reste constante, même l'intensité du champ doit augmenter.
Cela se produit parce qu'il existe une restriction sur le flux quantité de densité qui pourrait être développée par le noyau car les domaines entiers présents dans la substance de fer sont exactement alignés. Après cela, il ne montre aucun impact sur «M», et dans le graphique, le point où la densité de flux est à la valeur maximale est appelé saturation magnétique.
La saturation se développe en raison de l'alignement aléatoire de la disposition des molécules à l'intérieur de la substance centrale et cela modifie les petites particules à l'intérieur de la substance pour obtenir un alignement exact. Lorsque la valeur de «H» augmente, il y aura un arrangement plus parfait des particules moléculaires jusqu'à ce qu'elles atteignent pour développer une densité de flux accrue. Et aussi l'augmentation de la force du champ magnétique en raison de l'amélioration de l'électrique actuel vale à travers la bobine ne montrera aucun effet
Boucles d'hystérésis magnétiques pour matériaux souples et durs
Le résultat de l'hystérésis magnétique est la dissipation d'énergie inutilisée sous forme de chaleur où l'énergie dissipée est en proportion linéaire avec l'étendue de la boucle d'hystérésis. Les pertes développées en raison de l'hystérésis magnétique montrent également l'effet sur le type alterné de transformateurs où il y a des variations fréquentes dans la direction du courant. Pour cette raison, les pôles magnétiques dans le matériau du noyau créent des pertes car ils inversent continuellement leur direction. Les images ci-dessous illustrent la boucle d'hystérésis dans les matériaux souples et durs.
En aimant doux
Boucle en aimant doux
En aimant dur
Courbe d'hystérésis dans un aimant dur
Les bobines tournantes présentes dans les systèmes à courant continu développeront également des pertes par hystérésis car elles traversent continuellement les pôles magnétiques sud et nord. Comme il est déjà dit, le graphe de boucle d'hystérésis est basé sur le comportement du matériau magnétique utilisé.
Magnétisme résiduel
À partir de la boucle d'hystérésis magnétique, la quantité de densité de flux maintenue par la substance magnétique est appelée magnétisme résiduel. Et la quantité d'entretien que l'on appelle la rétention de la substance.
Force coercitive
La quantité de force de magnétisation qui est nécessaire pour éliminer la propriété magnétique restante du matériau est appelée force coercitive. Pour terminer la boucle d'hystérésis, la force magnétique «H» est davantage augmentée dans la direction opposée jusqu'à ce qu'elle atteigne un point de saturation. Et la valeur de «H», atteindra zéro et la boucle arrive au chemin «de», où le chemin «oe» est la propriété magnétique résiduelle lorsque le chemin est dans la direction opposée.
L'hystérésis magnétique se traduit par l'intempérance de l'énergie gaspillée comme dans la forme thermique. L'énergie dissipée est relative à l'étendue de la boucle d'hystérésis. En particulier, il existe deux types de matériaux magnétiques où ceux-ci sont matériau magnétique doux et matériau magnétique dur .
Applications
Quelques-uns des applications de l'hystérésis magnétique sommes:
Les substances magnétiques ayant une plage étendue de boucle d'hystérésis, celles-ci sont mises en œuvre dans les dispositifs tels que
- Disque dur
- Appareils d'enregistrement audio
- Bandes magnétiques
- Cartes de crédit
En outre, il existe des substances à boucle d'hystérésis magnétique restreinte et celles-ci sont utilisées dans
- Transformateurs
- Solénoïdes
- Électroaimants
- Relais
Utilisé pour amortir le mouvement angulaire des satellites dans l'orbite terrestre minimale comme en raison de l'avènement de l'ère spatiale.
Et enfin, il s'agit du concept d'hystérésis magnétique. Dans cet article, nous avons découvert la boucle d'hystérésis, la courbe B-H, le magnétisme résiduel, la force coercitive et la différence entre la boucle pour les substances magnétiques douces et dures et ses applications. Il est en outre important de savoir quel est le importance d'une boucle d'hystérésis ?
