Петля гистерезиса

Если намагнититьв ферромагнитный материал, а затем размагнитить, то мы столкнёмся с явлением гистерезиса. Гистерезис в переводе с греческого языка – запаздывание.

Например, пусть в прошлом опыте движок находится в крайнем верхнем положении, при этом материал намагничен и мы начинаем опускать его вниз, ток начинает уменьшаться, материал сердечника размагничивается, напряжённость уменьшается и мы замечаем, что индукция хотя и уменьшается, но при этом её значения больше, чем при намагничивании для тех же значений Н, т.е. при размагничивании кривая идёт выше чем при намагничивании, т.о. индукция запаздывает по отношению к напряжённости. Вот это и есть явление гистерезиса. Оно обусловлено тем, что часть магнитных полей доменов при размагничивании сохраняют свою ориентацию, поэтому значения индукции при намагничивании и размагничивании не совпадают. На практике для определения свойств ферромагнетика его сначала намагничивают, а затем размагничивают, затем снова намагничивают, но уже с другим направлением тока, причём напряжённость и индукция также изменяют направление, т.к. являются векторными величинами и зависят от направления намагничивающего тока. В итоге получают кривую называемую петля гистерезиса, которая используется во многих расчётах, а также при проектировании электрических машин и аппаратов.

Находясь в точке 0, мы увеличиваем ток и приходим по стрелке в точку 1 начальной кривой, при этом мы находимся в зоне насыщения. Затем мы уменьшаем ток до нуля, когда движок реостата будет в крайнем нижнем положении, соответственно напряжённость поля Н = 0 и по стрелке мы попадаем в точку 2. В этой точке из-за гистерезиса индукция не равна нулю, её значение В=Вr называется остаточная индукция. Если теперь взять сердечник, отключить его от схемы, то он приобрёл свойства постоянного магнита, т.е. он намагничен и будет притягивать стальные предметы. Если мы захотим размагнитить сердечник, нам придётся изменить полярность напряжения на концах катушки (полярность в скобках) и пропустить ток в обратном направлении, т.о. из крайнего нижнего положения мы, поднимаем движок реостата вверх, увеличивая ток в противоположном направлении и т.о. мы попадаем в т.3. В этой точке сердечник размагничен индукция В = 0, но при этом через катушку протекает ток, создавая напряжённость (-Нс), которая называется коэрцитивная сила. Знак минус указывает на то, что мы изменили полярность напряжения на катушке, след. изменилось направление тока и напряжённости поля. Если находясь в т.3, мы и дальше будем поднимать движок реостата, увеличивая ток, мы по стрелке попадём в т.4, когда мы опять попадаем в насыщение, но уже с другим направлением В и Н. Движок находится при этом в крайнем верхнем положении и когда мы начинаем опускать его, мы по стрелке попадаем в т.5. Этой точке соответствует крайнее нижнее положение движка реостата, когда ток и напряжённость равны нулю, а индукция равна остаточной индукции но со знаком минус, т.е. В = – Вr. После чего мы опять меняем полярность напряжения на катушке и пытаемся размагнитить сердечник, для этого нам придётся увеличить ток до значения коэрцитивной силы Нс, что будет соответствовать т.6. Если мы и дальше будем ток увеличивать, то попадём в т.1, совершив полный цикл перемагничивания, что и позволяет построить петлю гистерезиса для каждого конкретного материала. При этом значения остаточной индукции Вr и коэрцитивной силы Нс для разных ферромагнитных материалов будут различны. Перемагничивая ферромагнетик несколько раз мы заметим, что он нагреется. Это вызвано тем, что из-за явления гистерезиса магнитные домены при изменении напряжённости поля поворачиваются, на это тратится энергия источника, питающего катушку и т.о. будут иметь место потери энергии, которые называются потери на гистерезис. Эти потери будут пропорциональны площади петли гистерезиса, и их приходится учитывать при проектировании электрических машин и аппаратов.

Дата добавления: 2015-07-12