Was ist Magnetisierung?
Unter Magnetisierung versteht man das magnetische Feld, das sich in einem Stoff aufgrund seiner Polarisation einstellt. Dieses Feld entsteht unter dem Einfluss eines angelegten äußeren Magnetfeldes und wird durch zwei Effekte erklärt. Der erste davon besteht in der Polarisation von Atomen oder Molekülen und wird als Lenz-Effekt bezeichnet. Der zweite ist der Effekt der Polarisation bei der Anordnung der Ausrichtungen von Magnetonen (Einheit des elementaren magnetischen Moments).
Die Magnetisierung zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus:
1. In Abwesenheit eines externen Magnetfelds oder einer anderen Kraft, die die Ausrichtung der Magnetonen bestimmt, ist die Magnetisierung der Substanz Null.
2. Bei Vorhandensein eines äußeren Magnetfeldes hängt die Magnetisierung von der Stärke dieses Feldes ab.
3. Bei diamagnetischen Stoffen hat die Magnetisierung einen negativen Wert, bei anderen Stoffen ist sie positiv.
4. Bei diamagnetischen und paramagnetischen Stoffen ist die Magnetisierung proportional zur angelegten Magnetisierungskraft.
5. Bei anderen Substanzen ist die Magnetisierung eine Funktion der angelegten Kraft, die zusammen mit den lokalen Kräften wirkt, die die Ausrichtung der Magnetonen ordnen.
Die Magnetisierung eines ferromagnetischen Stoffes ist eine komplexe Funktion, die am genauesten mit beschrieben werden kann Hystereseschleifen.
6. Die Magnetisierung jeder Substanz kann als Größe des magnetischen Moments pro Volumeneinheit dargestellt werden.
Das Phänomen der magnetischen Hysterese wird grafisch in Form einer Kurve dargestellt, die den Zusammenhang zwischen der Stärke des angelegten externen Magnetfelds H und der resultierenden magnetischen Induktion B darstellt.
Bei homogenen Substanzen sind diese Kurven immer symmetrisch um die Mitte des Diagramms, obwohl sie bei verschiedenen Substanzen stark in ihrer Form variieren ferromagnetische Stoffe… Jede spezifische Kurve spiegelt alle möglichen stabilen Zustände wider, in denen sich die Magnetonen einer bestimmten Substanz in Gegenwart oder Abwesenheit eines angelegten externen Magnetfelds befinden können.
Hystereseschleife
Die Magnetisierung von Stoffen hängt von der Geschichte ihrer Magnetisierung ab: 1 – Restmagnetisierung; 2 – Zwangsgewalt; 3 — Verschiebung des Arbeitspunktes.
Die obige Abbildung zeigt die verschiedenen Eigenschaften der Hystereseschleife, die wie folgt definiert sind.
Beharrlichkeit wird durch die magnetische Kraft ausgedrückt, die erforderlich ist, um die Domänen in die Anfangsbedingungen des Nullgleichgewichts zurückzubringen, nachdem dieses Gleichgewicht durch ein von außen angelegtes Sättigungsfeld gestört wurde. Diese Charakteristik wird durch den Schnittpunkt der Hystereseschleife der B-Achse bestimmt (der dem Wert H = 0 entspricht).
Zwangsgewalt Die verbleibende äußere Feldstärke in der Substanz beträgt nach Entfernung des angelegten äußeren Magnetfelds. Diese Charakteristik wird durch den Schnittpunkt der Hystereseschleife entlang der H-Achse bestimmt (was dem Wert H = 0 entspricht).Die Sättigungsinduktion entspricht dem maximalen Wert der Induktion B, die in einem gegebenen Stoff unabhängig von der Magnetisierungskraft H vorhanden sein kann.
Tatsächlich steigt der Fluss über den Sättigungspunkt hinaus weiter an, für die meisten Zwecke ist sein Anstieg jedoch nicht mehr signifikant. Da in diesem Bereich die Magnetisierung des Stoffes nicht zu einer Erhöhung des resultierenden Feldes führt, magnetische Permeabilität sinkt auf sehr kleine Werte.
Differenzielle magnetische Permeabilität drückt die Steigung der Kurve an jedem Punkt der Hystereseschleife aus. Die Kontur der Hystereseschleife zeigt die Art der Änderung der magnetischen Flussdichte in einer Substanz bei einer zyklischen Änderung des an diese Substanz angelegten externen Magnetfelds.
Wenn das angelegte Feld sicherstellt, dass Zustände sowohl positiver als auch negativer Flussdichtesättigung erreicht werden, wird die resultierende Kurve aufgerufen Haupthystereseschleife… Wenn die Flussdichte die beiden Extreme nicht erreicht, wird die Kurve aufgerufen Hilfshystereseschaltung.
Die Form der letzteren hängt sowohl von der Intensität des zyklischen äußeren Feldes als auch von der spezifischen Lage der Hilfsschleife relativ zur Hauptschleife ab. Wenn die Mitte der Hilfsschleife nicht mit der Mitte der Hauptschleife übereinstimmt, wird die entsprechende Differenz der Magnetisierungskräfte durch eine Größe namens ausgedrückt magnetische Verschiebung des Arbeitspunktes.
Rückkehr der magnetischen Permeabilität Ist der Wert der Steigung der Hilfsschleife in der Nähe des Betriebspunkts.
Barhausen-Effekt besteht aus einer Reihe kleiner „Sprünge“ der Magnetisierung, die aus einer kontinuierlichen Änderung der Magnetisierungskraft resultieren.Dieses Phänomen wird nur im mittleren Teil der Hystereseschleife beobachtet.
Siehe auch: Was ist Diamagnetismus?