A palavra histerese foi introduzida a partir de uma palavra do grego antigo, cujo significado se refere a “ficar para trás” ou “inadequação”. O termo histerese magnética foi fundado no ano de 1890 pelo cientista James Alfred Ewing para conhecer o desempenho e a condutividade das substâncias magnéticas. Antes de 1890, o trabalho sobre este conceito de histerese em redes mecânicas foi realizado por James Maxwell. Conseqüentemente, os modelos que foram desenvolvidos a partir da histerese ganharam mais significado nos trabalhos relacionados à absorção e ao magnetismo. Então, a análise matemática da histerese magnética foi conhecida no período de 1970 por Mark Krasnosel e sua equipe. E agora nosso artigo explica a histerese magnética, a curva B-H, seu comportamento e aplicações.
O que é histerese magnética?
Este é o fenômeno da densidade de magnetização 'B' que está atrasada após a força magnética 'H' que ocorre em uma substância magnética é denominada como 'Histerese Magnética'. Para ser claro, isso pode ser explicado como quando uma substância magnética está sob magnetização pela primeira vez e depois de outra maneira, que completa um ciclo completo de magnetização, então desenvolve densidade de fluxo que fica atrás da força de magnetização.
Material Magnético
Para substâncias magnéticas como o ferro, mesmo quando não estão sob o campo magnético, alguma parte do alinhamento será mantida. Para torná-los não magnetizados, é necessária a aplicação de calor ou campo magnético na direção reversa. Existem vários tipos de substâncias magnéticas como para, dia, Ferro e anti- ferromagnético materiais. Com as substâncias ferromagnéticas, o ciclo de histerese pode ser facilmente desenvolvido.
Loop de histerese magnética
O ciclo de histerese define a relação que existe entre o campo de magnetização e a quantidade de efeito de magnetização. No momento da modificação do campo magnético externo em um material ferromagnético, o ciclo de histerese será desenvolvido. O gráfico abaixo descreve as posições e análises detalhadas.
Ciclo de histerese
O loop é formado durante a medição de B para vários valores de H e, se esses valores forem delineados como uma forma gráfica, ele formará um loop. Aqui,
- O valor de 'B' aumenta quando o valor de 'H' é aumentado simultaneamente.
- Aumentar o impacto do campo magnético aumenta o valor do magnetismo e, no final, chega ao ponto 'A', que é denominado como um ponto de saturação onde 'B' permanece constante.
- Ao diminuir a quantidade do campo magnético, o impacto do magnetismo também diminui. Mas os valores 'B' e 'H' são semelhantes, o que é '0', a substância magnética possui poucas propriedades de magnetismo e isso é definido como magnetismo residual ou como retentividade.
- E quando há um declínio no efeito de um campo magnético, a propriedade do magnetismo também diminui. E em 'C', o material fica totalmente desmagnetizado e tem zero propriedades magnéticas.
- Ambos os procedimentos de direção direta e reversa completam um ciclo inteiro e formam um loop que é denominado como loop de histerese.
Magnetização ou Curva B-H
Com a teoria básica acima, estamos claros que as curvas de histerese magnética são diferentes para diferentes tipos de materiais. Na imagem abaixo, foi observado que a densidade do fluxo está aumentando correspondentemente à intensidade do campo até chegar a um valor específico e após este ponto a densidade do fluxo permanece constante, mesmo a intensidade do campo continua a aumentar.
Isso acontece porque existe uma restrição no fluxo densidade quantidade que pode ser desenvolvida pelo núcleo, pois todos os domínios presentes na substância de ferro estão exatamente alinhados. Depois disso, ele não mostra nenhum impacto em 'M' e, no gráfico, o ponto onde a densidade do fluxo está no valor máximo é denominado como Saturação Magnética.
A saturação se desenvolve devido ao alinhamento aleatório do arranjo da molécula dentro da substância do núcleo e isso modifica as pequenas partículas dentro da substância para ficarem no alinhamento exato. Quando o valor de 'H' aumenta, haverá um arranjo mais perfeito das partículas moleculares até que alcancem o desenvolvimento de densidade de fluxo aumentada. E também incremento na força do campo magnético devido ao aprimoramento na atual o vale através da bobina não mostrará nenhum efeito
Loops de histerese magnética para materiais moles e duros
O resultado da histerese magnética é a dissipação de energia não utilizada na forma de calor, onde a energia dissipada está em proporção linear com a extensão do ciclo de histerese. As perdas desenvolvidas por causa da histerese magnética também mostram o efeito no tipo alternado de transformadores onde há variação frequente na direção da corrente. Por causa disso, os pólos magnéticos no material do núcleo criam perdas, pois invertem continuamente sua direção. As imagens abaixo mostram o ciclo de histerese em materiais macios e duros.
Em ímã macio
Loop em Soft Magnet
Em ímã rígido
Curva de histerese em ímã rígido
As bobinas giratórias que estão presentes em sistemas CC também desenvolverão perdas de histerese, pois têm passagem contínua pelos pólos magnéticos sul e norte. Como já foi dito, o gráfico do loop de histerese é baseado no comportamento do material magnético que é utilizado.
Magnetismo residual
Do ciclo de histerese magnética, a quantidade de densidade de fluxo que é mantida pela substância magnética é denominada magnetismo residual. E a quantidade de manutenção é chamada de retentividade da substância.
Força Coercitiva
A quantidade de força magnetizante necessária para remover a propriedade magnética remanescente do material é denominada força coercitiva. Para terminar o ciclo de histerese, a força magnética 'H' é mais intensificada na direção oposta até chegar a um ponto de saturação. E o valor de 'H' chegará a zero e o loop chegará ao caminho 'de', onde o caminho 'oe' é a propriedade magnética residual quando o caminho estiver na direção oposta.
A histerese magnética resulta tanto na intemperança da energia desperdiçada quanto na forma de calor. A energia dissipada é relativa à extensão do ciclo de histerese. Especialmente, existem dois tipos de material magnético onde aqueles são material magnético macio e material magnético duro .
Formulários
Alguns dos aplicações de histerese magnética estamos:
Como as substâncias magnéticas têm uma ampla faixa de loop de histerese, elas são implementadas em dispositivos como
- Disco rígido
- Dispositivos de gravação de áudio
- Fitas magnéticas
- Cartões de crédito
Além disso, existem substâncias de loop de histerese magnética restrita e estas são usadas em
- Transformadores
- Solenóides
- Eletroímãs
- Relés
Empregado no amortecimento do movimento angular dos satélites na órbita terrestre mínima devido ao advento da era espacial.
E, por fim, trata-se do conceito de histerese magnética. Neste artigo, conhecemos o loop de histerese, a curva B-H, o magnetismo residual, a força coercitiva e como o loop difere para substâncias magnéticas moles e duras e suas aplicações. É ainda importante saber o que é importância de um ciclo de histerese ?
