Boucle d'hystérésis : 7 faits importants à connaître

Contenu:

• Introduction
• Hystérésis magnétique
• Définition de la boucle d'hystérésis
• Signification de l'hystérésis
• Une boucle d'hystérésis simple
• Boucle d'hystérésis avec différents paramètres
• Explication de la courbe d'hystérésis
• Perméabilité de l'espace libre
• Intensité de l'aimantation
• Qu'est-ce que l'intensité magnétique?
• Qu'est-ce que la susceptibilité magnétique?
• La relation entre B et H
• Rétentivité et coercivité dans la boucle d'hystérésis
• Magnétisme résiduel
• force coercitive

Boucle d'hystérésis

Définition de la boucle d'hystérésis

L'hystérésis magnétique est un phénomène courant si un matériau magnétique est magnétisé et accomplit un cycle complet de magnétisation. Lorsque la densité de flux magnétique ou la densité de magnétisation (B) est tracée par rapport à l'intensité magnétique du champ magnétisant (H) pour un cycle complet de magnétisation et de démagnétisation, alors la boucle résultante obtenue est connue sous le nom de boucle d'hystérésis. La courbe de la boucle d'hystérésis peut être de forme et de taille différentes en fonction de la nature du matériau.

Signification de l'hystérésis

Ceci est originaire du mot grec «Hysterein», le mot Hysteresis a été dérivé qui signifie à la traîne.

Courbe d'hystérésis

Boucle d'hystérésis avec différents paramètres

Explication de la courbe d'hystérésis

• Lorsque l'intensité du champ magnétisant (H) est augmentée, la densité de flux magnétique du matériau (B) augmente également à mesure que de plus en plus de domaines sont alignés dans la direction du champ magnétique appliqué de l'extérieur. Cette partie est représentée sur la figure ci-dessus comme nous pouvons l'observer du point de départ jusqu'au point «a».
• Lorsque tous les domaines sont alignés en raison du champ externe croissant, le matériau est saturé magnétiquement, c'est-à-dire que le phénomène de saturation se produit. Au-delà, si l'intensité magnétique (H) est augmentée, la densité de flux magnétique (B) ne change pas, elle reste la même car on peut remarquer sur la figure qu'après avoir atteint le point «a», B devient constant.
• Maintenant, si l'intensité magnétique (H) est diminuée, la densité de flux magnétique (B) diminue également, mais elle est en retard sur l'intensité magnétique (H). Par conséquent, nous pouvons remarquer sur la figure que lorsque l'intensité magnétique (H) devient nulle au point «b», la densité de flux magnétique (B) ne se réduit pas à zéro. La valeur de la densité de flux magnétique (B) est conservée par le matériau lorsque l'intensité magnétique (H) est égale à «0» est reconnue comme «rémanence».
• En outre, si la direction du champ magnétique externe est inversée et que la grandeur de l'intensité magnétique (H) est augmentée, le matériau commence à se démagnétiser. L'observation au point «c», la densité de flux magnétique (B) s'avère être «0». Cette valeur d'intensité magnétique (H) qui est nécessaire pour réduire la densité de flux magnétique (B) à zéro est appelée «coercivité».
• Maintenant, à mesure que le champ magnétisant appliqué dans le sens inverse est encore augmenté, le matériau redevient saturé mais dans le sens opposé comme on le voit sur le diagramme au point «d».
• Lorsque ce champ magnétisant inverse est réduit, la densité de flux magnétique (B) est à nouveau en retard sur l'intensité magnétique (H), et au point «e», l'intensité magnétique (H) devient nulle, mais la densité de flux magnétique (B) ne se réduit pas à zéro .
• Là encore, lorsque la direction actuelle du champ magnétique est inversée et que l'intensité magnétique (H) est à nouveau augmentée à partir de zéro, le cycle se répète.

La zone délimitée par la boucle représente la perte d'énergie pendant un cycle complet d'aimantation et de démagnétisation.

Perméabilité de l'espace libre

La perméabilité de l'espace libre, μ_o, est un paramètre constant représenté par une valeur exacte de 4π x 10^-7 H / m est utilisé pour l'air. Cette constante μo apparaît dans les équations de Maxwell, qui décrivent et relient les champs électriques et magnétiques ainsi que les propriétés de électromagnétique rayonnement, c'est-à-dire qu'il aide à relier et à définir des quantités telles que la perméabilité, la densité d'aimantation, l'intensité magnétique, etc.

L'hystérésis magnétique a été discutée en détail dans cet article. mais en plus de cela, nous devons clarifier quelques concepts liés à la magnétisation tels que la perméabilité, la rétentivité dans l'espace libre et dans différents milieux.

Intensité de l'aimantation

Un matériau magnétique dans un champ magnétique génère un moment dipolaire induit dans ce matériau, et ce moment par unité de volume est reconnu comme intensité de magnétisation (I) ou densité de magnétisation.

  = 

Où   est le moment dipolaire induit net. Son unité est Am^-1

Qu'est-ce que l'intensité magnétique?

Pour magnétiser un matériau magnétique, un champ magnétique doit être appliqué. Le rapport de ce champ magnétisant à la perméabilité de l'espace libre est appelé intensité magnétique H.

  = 

Où , le champ magnétique externe est également appelé densité de flux magnétique.

L'unité d'intensité magnétique est Am^-1 identique à celle de l'intensité de l'aimantation.

Qu'est-ce que la susceptibilité magnétique?

Le rapport de la magnitude de l'intensité de l'aimantation à celle de l'intensité magnétique est appelé susceptibilité magnétique (). La susceptibilité magnétique peut être expliquée par la facilité avec laquelle un matériau magnétique peut être magnétisé. Par conséquent, un matériau avec une valeur de susceptibilité magnétique plus élevée sera plus facilement magnétisé par rapport aux autres ayant une valeur de susceptibilité magnétique inférieure.

  =   où les symboles ont leur signification habituelle.

La susceptibilité magnétique est une quantité scalaire et sans dimension, donc sans unité.

Qu'est-ce que la perméabilité magnétique?

La perméabilité magnétique est le rapport de la valeur du champ magnétique net à l'intérieur d'un matériau à celle de la valeur de l'intensité magnétique. Ici, le champ magnétique net à l'intérieur du matériau est une addition vectorielle du champ magnétique appliqué et du champ magnétique pour la magnétisation de cette matière. La perméabilité magnétique peut être simplement expliquée comme la mesure de la mesure dans laquelle un champ magnétisant peut pénétrer (pénétrer) un matériau magnétique donné.

 =  

La perméabilité magnétique est une quantité scalaire, et son unité est   

Un autre terme associé à la perméabilité magnétique est la perméabilité relative qui peut être définie comme le rapport de la perméabilité d'un milieu à celle de la perméabilité de l'espace libre.

La relation entre B et H

Le champ magnétique total B également appelé densité de flux est le total des lignes de champ magnétique créées à l'intérieur d'une zone spécifiée. Il est représenté par le symbole B.

En tant qu'intensité magnétique H qui est directement proportionnelle au champ magnétique externe, on peut donc affirmer que la force du champ magnétique ou l'intensité magnétique H peut être augmentée en augmentant soit la magnitude du courant, soit le nombre de tours de la bobine dans lequel le le matériel est conservé.

On sait que B = μH ou B = H

μ_r n'a pas de valeur constante mais dépend de l'intensité du champ, donc pour les matériaux magnétiques, du rapport de la densité de flux ou du champ magnétique total à l'intensité du champ magnétique ou à l'intensité magnétique connue par B / H.

Par conséquent, nous obtenons une courbe non linéaire lorsque nous traçons le flux magnétique (B) et l'intensité magnétique (H) en axe X et axe Y, respectivement. Mais pour les bobines sans matériau à l'intérieur, c'est-à-dire que le flux magnétique n'est induit à l'intérieur d'aucun matériau mais est induit sous vide ou dans le cas de tout noyau de matériau non magnétique tel que bois, plastique, etc.

Nous pouvons observer que la densité de flux pour les matériaux ci-dessus, c'est-à-dire le fer et l'acier, devient constante avec des quantités croissantes d'intensité de champ magnétique et cela est connu comme la saturation car la densité de flux magnétique sature pour des valeurs plus élevées d'intensité magnétique. Lorsque l'intensité magnétique est faible et, par conséquent, la force magnétique appliquée est faible, seuls quelques atomes du matériau sont alignés. Avec l'augmentation de l'intensité magnétique, les autres sont également facilement alignés.

Cependant, avec l'augmentation de H, alors que de plus en plus de flux sont encombrés dans la même zone de section transversale du matériau ferromagnétique, très peu d'atomes sont disponibles dans ce matériau pour s'aligner; donc si nous augmentons le H, le flux magnétique (B) n'augmente pas davantage et devient donc saturé. Comme mentionné précédemment, le phénomène de saturation est limité aux électroaimants à noyau de fer.

Rétentivité et coercivité dans la boucle d'hystérésis

Rétentivité

La rétention d'un matériau est une mesure de la quantité de champ magnétique restant dans le matériau lorsque le champ magnétique externe est supprimé. Elle peut également être définie comme la capacité d'un matériau à conserver une partie de son magnétisme même après l'arrêt du processus de magnétisation. Dépend de manière rémanente des caractéristiques des matériaux.

Après la magnétisation d'un matériau magnétique, certains des électrons des atomes restent alignés dans la direction de la direction du champ magnétisant d'origine et se comportent comme de minuscules aimants avec leurs propres moments dipolaires et ne reviennent pas à un motif complètement aléatoire comme le font les autres. Pour cette raison, une certaine quantité de champ magnétique ou de magnétisme général reste dans les matériaux. Les matériaux ferromagnétiques ont une rétentivité relativement élevée par rapport aux autres matériaux magnétisants, ce qui les rend parfaits pour la construction d'aimants permanents.

Magnétisme résiduel

Le magnétisme résiduel est la quantité de densité de flux magnétique qui peut être retenue par un matériau magnétique, et la capacité de le conserver est connue sous le nom de rétentivité du matériau.

force coercitive

La force coercitive peut être définie comme la quantité de force de magnétisation nécessaire pour éliminer le magnétisme résiduel retenu par un matériau.

Dans les sections suivantes, nous discuterons des types d'aimants, d'aimants permanents et d'électroaimants en fonction de la propriété et de la nature des matériaux.

Pour plus d'articles liés à l'électronique cliquez ici

Lisez aussi:

• Flux magnétique et surface
• Le champ magnétique est-il nul
• L'aiguille est-elle magnétique
• Le flux magnétique est-il négatif
• Jupiter est-il magnétique
• L'or est-il magnétique
• Le néodyme est-il magnétique
• Le cobalt est-il magnétique
• Flux magnétique et tension
• L'aluminium est-il magnétique