• Interazione di scambio
• Linee di campo

Isteresi

Che cos'è esattamente l'isteresi? – L'effetto dell'isteresi è spiegato semplicemente

materiali ferromagnetici cui proprietà è l'isteresi (isteresi: il ritardo di un effetto spalle causando forza variabile) un'illustrazione grafica di magnetizzazione e rimanenza. Pertanto, la magnetizzazione di un materiale aumenta sotto l'applicazione di un campo magnetico esterno e diminuisce dopo la sua rimozione. Nei materiali ferromagnetici, tuttavia, questo non accade così rapidamente: La smagnetizzazione durante l'isteresi avviene più lentamente qui non appena il campo magnetico è spento. Quando il campo magnetico esterno viene spento completamente, rimanendo il cosiddetto rimanenza in materiali ferromagnetici - questo si riferisce a nient'altro che una magnetizzazione residua. È diretto contro il campo magnetico esterno una volta applicato.

L'isteresi è quindi un fenomeno fisico che descrive la non proporzionalità tra il decorso del campo magnetico esterno e il corso della magnetizzazione nel materiale ferromagnetico. Da questo fatto deriva che la magnetizzazione di un magnete con il doppio del campo magnetico non provoca automaticamente il raddoppio.

Come visualizzare graficamente l'isteresi?

Come già detto, è necessario visualizzare graficamente l'isteresi per mezzo di un sistema di coordinate:

• L'asse x rappresenta il campo magnetico H
• L'asse y indica la densità del flusso magnetico B

Inizialmente, la magnetizzazione del materiale ferromagnetico aumenta con il campo magnetico esterno - finché il campo magnetico esterno si rafforza, così fa. Ma non appena si indebolisce, la magnetizzazione torna indietro, ma non così veloce come il campo magnetico, che è sotto-regolato.

Questo effetto dell'isteresi è responsabile del fatto che alla fine - cioè quando il campo magnetico esterno è stato completamente spento - la magnetizzazione residua rimane nel materiale: la rimanenza. La densità del flusso magnetico dipende sempre dalla forza del campo di magnetizzazione. Alla fine, ci sono due curve che sono simmetriche nel punto di origine. Si incontrano nel primo e nel terzo quadrante del sistema di coordinate e formano due valori limite, che spiegheremo in dettaglio più avanti.

Che cosa descrive la curva di isteresi nel campo del magnetismo?

La cosiddetta curva di isteresi dipende dal rispettivo materiale. Esiste solo con materiali ferromagnetici:

• Se la distanza tra le due curve è ampia, indica un materiale magnetico duro.
• Una distanza minore viene chiamata materiale magnetico morbido.

Naturalmente, se un materiale non viene magnetizzato ed esposto a un campo magnetico esterno, la curva di densità del flusso magnetico inizierà naturalmente all'origine. Raggiunge uno dei punti d'angolo menzionati e viene definito dai professionisti come una nuova curva. Questo ha una proprietà speciale: si avvicina a una linea retta. Ciò significa che la densità del flusso magnetico e la magnetizzazione del materiale rispetto al campo magnetico esterno sono approssimativamente lineari.

Da questo contesto si può ricavare la seguente formula (con μ per la permeabilità magnetica) per calcolare l'isteresi:

Nell'interno del materiale ferromagnetico, il campo magnetico la somma della magnetizzazione M e il campo magnetico H. esterno corrisponde Se un corpo ferromagnetico già magnetizzato è esposto ad un campo magnetico opposto, allora la sua magnetizzazione indebolisce cioè dalla prima, ma esiste ancora. Solo a una certa intensità di campo del campo magnetico esterno, il materiale ferromagnetico viene smagnetizzato, quindi non è più magnetico a questo determinato limite, chiamato anche forza del campo coercitivo. Mentre il campo magnetico esterno continua ad aumentare di forza, la magnetizzazione del materiale alla fine si inverte - in effetti, l'intero processo di magnetizzazione, già spiegato sopra, ricomincia. Questa volta solo nella direzione opposta.

Un'altra quantità interessante che può essere ricavata dalla curva di isteresi: l'energia che si trova nel magnete per unità di volume. Viene prelevato dall'area racchiusa dalla curva di isteresi. Questa energia viene convertita in calore durante il processo di magnetizzazione. Per materiali magneticamente morbidi, l'energia è inferiore rispetto ai materiali magneticamente duri. Pertanto, i materiali magneticamente duri sono meno sensibili alle influenze esterne. Questi includono, ad esempio:

• Campi magnetici
• Calore
• Scosse meccaniche

I materiali magnetici duri sono quindi perfettamente adatti all'uso come magnete permanente. I trasformatori, d'altra parte, sono fatti di materiali magnetici morbidi. In un trasformatore, il campo magnetico è costantemente invertito. Infine, questa mutevole magnetizzazione del materiale dovrebbe consumare meno energia possibile.

Sfondo fisico dell'isteresi

Si può immaginare un materiale ferromagnetico una volta a livello atomico. Ogni atomo ha elettroni e hanno un giro di elettroni. Questi giri, a loro volta, rappresentano i momenti magnetici elementari di ciascuna sostanza ferromagnetica (ad es. Ferro). Fondamentalmente, sono equivalenti al ben noto magnete elementare, che sono stati sempre disegnati nella classe fisica come piccole frecce. Per mezzo di un campo magnetico esterno si allineano in base a questo e si stabilizzano mediante la cosiddetta interazione di scambio.

Infine, si intende il significato dei due punti angolari (limiti) della curva di isteresi: in questi due punti, i magneti elementari sono tutti allineati in parallelo. Pertanto, sono anche chiamati densità del flusso di saturazione. Al fine di distruggere l'allineamento dei magneti elementari, l'interazione di scambio deve essere superata. Ciò significa che al fine di smagnetizzare nuovamente il materiale magnetizzato, richiede una certa quantità di energia, ad esempio sotto forma di un forte impatto, un calore elevato o un campo magnetico corrispondente.