08. ΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ - ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ Η ΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΥΣΤΕΡΗΣΗ 08.8

ΣΤΟΧΟΙ Σ’ αυτό το μάθημα θα μάθουμε: Τι είναι η μαγνητική υστέρηση. Να σχεδιάζουμε την καμπύλη μαγνήτισης υλικού. Τι είναι ο βρόγχος υστέρησης. Τι είναι οι απώλειες υστέρησης. Εφαρμογές του φαινομένου της μαγνητικής υστέρησης υστέρησης.

Η υστέρηση Η υστέρηση είναι μια ιδιότητα που έχουν τα φυσικά συστήματα να μην αντιδρούν αμέσως στις δυνάμεις που εφαρμόζονται πάνω τους, ή να μην επιστρέφουν εντελώς στην αρχική τους κατάσταση. Αν πιέσουμε μια ζύμη και φύγουμε τα χέρια μας, η ζύμη δεν θα επανέλθει αμέσως, ούτε εντελώς στην αρχική της κατάσταση.

Η πρακτική σημασία Μια πρακτική σημασία του φαινομένου αυτού, θα ήταν, για παράδειγμα, να καθυστερεί ένας ηλεκτρονόμος να ανοίξει τις επαφές του όταν διακοπεί η παροχή στο πηνίο. πηνίο επαφή πυρήνας

Καμπύλη μαγνήτισης (α) (β) Η(Αt/m) B(T) Η καμπύλη μαγνήτισης είναι ένα διάγραμμα με άξονες την ένταση του μαγνητικού πεδίου (Η) και την πυκνότητα της μαγνητικής ροής (Β), όταν μαγνητίζεται ένα υλικό. Καμπύλες μαγνήτισης (α) σιδηρομαγνητικό υλικό (β) διαμαγνητικό υλικό Στα διαμαγνητικά υλικά, με την ίδια ένταση μαγνητικού πεδίου παίρνουμε πολύ μικρότερη μαγνητική ροή

Διάταξη για την περιγραφή του βρόγχου υστέρησης Ο βρόγχος υστέρησης Θεωρούμε ότι έχουμε ένα πυρήνα από σιδηρομαγνητικό υλικό, ο οποίος είναι αρχικά αμαγνήτιστος και στον οποίο μεταβάλλουμε την ένταση του μαγνητικού πεδίου, αυξο-μειώνοντας την ένταση του ρεύματος. Ι Ν Φ Rm ℓ Διάταξη για την περιγραφή του βρόγχου υστέρησης

…Ο βρόγχος υστέρησης Β Η (α) Β Η (β) Β Η (γ) Α Β Η (β) Β Η (γ) Γ Πυρήνας αρχικά αμαγνήτιστος. Αυξάνουμε την ένταση. Ο πυρήνας μαγνητίζεται. Φθάνει σ’ ένα μέγιστο σημείο (Α). Μειώνουμε την ένταση μέχρι το μηδέν. Η πυκνότητα της μαγνητικής ροής δεν μηδενίζεται. Παραμένει μαγνητισμός. Αντιστρέφουμε την πολικότητα της πηγής. Η πυκνότητα της μαγνητικής ροής μηδενίζεται.

…Ο βρόγχος υστέρησης (δ) Β Η Β (ε) Β Η (στ) Β Η Η Ζ Η Ε Δ Συνεχίζουμε να αυξάνουμε το αρνητικό ρεύμα. Η πυκνότητα της μαγνητικής ροής φθάνει σ’ ένα αρνητικό μέγιστο σημείο (Δ). Αρχίζουμε να μειώνουμε το αρνητικό ρεύμα μέχρις ότου γίνει μηδέν. Παραμένει μαγνητισμός αλλά με αντίθετη φορά (Ε) Αντιστρέφουμε ξανά την πολικότητα της πηγής. Ο μαγνητισμός που παρέμεινε, μηδενίζεται (Ζ).

…Ο βρόγχος υστέρησης Β Η (ζ) Α Κορεσμός Καμπύλη αρχικής μαγνήτισης Παρατηρούμε ότι καθώς αυξομειώσαμε την ένταση που μαγνητικού πεδίου (Η), αλλάζοντας δύο φορές την πολικότητα της τάσης της πηγής, διαγράψαμε μια καμπύλη. Η καμπύλη αυτή ονομάζεται βρόγχος υστέρηση Συνεχίζουμε να αυξάνουνε την ένταση του ρεύματος. Ο πυρήνας μαγνητίζεται ξανά μέχρι το σημείο (Α).

Απώλειες υστέρησης Β Η Το εμβαδόν του βρόγχου είναι ανάλογο των απωλειών υστέρησης. Δηλαδή της ενέργειας που χάνεται σε μορφή θερμότητας, κάθε φορά που η ένταση του μαγνητικού πεδίου κάνει ένα πλήρη κύκλο. Ο βρόγχος υστέρησης είναι χαρακτηριστικό των σιδηρομαγνητικών υλικών. Οι απώλειες υστέρησης εκφράζουν την ενέργεια που θα ξοδεύαμε για να απομαγνητίσουμε τον πυρήνα.

Η μορφή του βρόγχου Η μορφή του βρόγχου υστέρησης εξαρτάται από το είδος του σιδηρομαγνητικού υλικού. Ο σκληρός χάλυβας παρουσιάζει πλατύ βρόγχο. Ο μαλακός σίδηρος παρουσιάζει στενό βρόγχο. Β Η Β Η Όσο πιο πλατύς είναι ο βρόγχος, τόσο πιο μεγάλη είναι η μαγνήτιση που παραμένει στον πυρήνα σε κάθε κύκλο της έντασης.

Εφαρμογές Υλικά με πλατύ βρόγχο Υλικά με στενό βρόγχο Μετασχηματιστές Για την κατασκευή μόνιμων μαγνητών. Για την κατασκευή μνημών σε ηλεκτρονικούς υπολογιστές. Μετασχηματιστές Κινητήρες Γεννήτριες (Βασικά σε μαγνητικά κυκλώματα που λειτουργούν με εναλλασσόμενο ρεύμα).

ΑΝΑΚΕΦΑΛΑΙΩΣΗ Η ΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΥΣΤΕΡΗΣΗ Καμπύλη υστέρησης Καμπύλη μαγνήτισης υλικού Η ΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΥΣΤΕΡΗΣΗ Εφαρμογές Βρόγχος υστέρησης Μορφή του βρόγχου Απώλειες υστέρησης