Гистерезис

В том случае, когда через обмотку катушки пропускается постоянный ток, в сердечнике возникает магнитное поле, характеризуемое соотношением В (I) = mm₀ H (I), так что по мере увеличения тока катушки, индукция достигает ²максимального² значения B _s (режим технического насыщения).

Если через катушку пропускается переменный ток i (t), у которого изменяется не только величина, но и направление (рис. 8.3, в, г), то возникающее магнитное поле характеризуется переменным вектором напряженности Н, также меняющим как свою величину, так и направление.

При изменении направления вектора напряженности Н внешнего магнитного поля вектора J и B изменяются не синхронно; проявляется явление магнитного гистерезиса: запаздывание изменения В от изменения Н при перемагничивании материала. При этом зависимость В (Н) описывается замкнутой кривой - петлей гистерезиса.

На рис. 8.3, в; 8.4, а показаны особенности петли гистерезиса, которая в зависимости от свойств материала может быть узкой, широкой или прямоугольной.

а) б)

Рис. 8.4. Различные петли гистерезиса

Особое значение имеет величина коэрцитивной силы Н _с (А/м) – значения напряженности магнитного поля, при котором материал полностью размагничивается (рис. 8.3, в, точки 5 и 8).

Для каждого значения Н_{mах i} получается индивидуальная петля гистерезиса (рис. 8.4, а), так что, меняя Н_{mах i}, можно получить семейство петель гистерезиса. Увеличение площади петли происходит по мере достижения некоторого предельного значения Н_s (рис. 8.3, в), после чего площадь петли (предельная петля) не изменяется. Физически, площадь петли гистерезиса характеризует энергию, рассеиваемую в материале (в форме теплоты) за один цикл. Другими словами, площадь петли гистерезиса пропорциональна энергии, затрачиваемой на один цикл перемагничивания единицы объема сердечника.

Значение индукции насыщения В _s материала, помещенного в магнитное поле определяется напряженностью Н _s. Кривая изменения индукции В (Н) при изменении напряженности от значения - Н_s до + Н_s и обратно, называется предельной петлей гистерезиса (рис. 8.3, в), ширина которой - диапазон значений напряженности от - Е _с до + Е _с.

По предельной петле гистерезиса определяются параметры:

- остаточная индукция В_r (Тл) - значение индукции при Н = 0;

- коэрцитивная сила Н _с (А/м) – величина напряженности магнитного поля, при которой индукция становится равной нулю.

Различные виды относительной магнитной проницаемости

Значение относительной магнитной проницаемости при малых значениях напряженности магнитного поля (Н ® 0), называется начальной магнитной проницаемостью m_нач; экспериментально ее определяют в полях до
Н = 0,1 А/м. По мере роста напряженности магнитного поля (Рис. 8.3, б) в области II достигается максимальное значения m_мах, после чего m монотонно спадает (области III, IY) до значений близких к единице.

Для характеристики особенностей поведения ферромагнитного материала в постоянных и переменных магнитных полях вводят различные виды магнитной проницаемости: m _m - максимальная; m_н – нормальная; m_нач - начальная; m_D - на частном цикле; m _d - дифференциальная.

Для ферромагнетиков линейный характеросновной кривой намагничивания В (Н ) наблюдается лишь в небольшом диапазоне изменения напряженности.

Если построить петли гистерезиса В (Н) для различных дискретных значений максимальной напряженности магнитного поля E_max, то получим множество петель, изображенных на рис. 8.4, а. Кривая, проведенная через вершины этих петель, является основной кривой намагничивания, представленной на рис. 8.3, а. В случае гармонически изменяющегося магнитного поля такая кривая определяет зависимость максимальной магнитной индукции от максимального значения напряженности магнитного поля; расчет m по соотношению (8.25) определяет нормальную магнитную проницаемость.

В ряде случаев на постоянное магнитное поле напряженности Н накладывается переменное магнитное поле с малой амплитудой колебаний (рис. 8.6, б). При этом за счет магнитной вязкости наблюдается малая петля гистерезиса - частный цикл. Магнитной проницаемости на частном цикле m_D называется величина, определяемая по соотношению:

m_D = D В /m₀D Н, (8.40)

где D В и D Н – приращения индукции и напряженности магнитного поля.

Дифференциальной магнитной проницаемостью называют производную магнитной индукции В по напряженности Н в любой точке кривой В (Н)

m _d = (1/m₀)d В/ d Н. (8.41)

Магнитные материалы характеризуются анизотропией свойств, т.е. у них существуют направления более легкого и более трудного намагничивания. В тех случаях, когда различие при намагничивании в разных направлениях резко выражено, говорится, что магнетик обладает магнитной текстурой. Эта особенность магнитных материалов, например, в покрытиях для магнитной записи информации.

Дата добавления: 2015-07-17