Čo je hysterézia?
V jadre každého elektromagnetu sa po vypnutí prúdu vždy zachová časť magnetických vlastností, nazývaná zvyškový magnetizmus. Veľkosť zvyškového magnetizmu závisí od vlastností materiálu jadra a dosahuje vyššiu hodnotu pre kalenú oceľ a menšiu pre mäkké železo.
Avšak bez ohľadu na to, aké mäkké je železo, zvyškový magnetizmus bude mať stále určitý účinok, ak je podľa prevádzkových podmienok zariadenia potrebné magnetizovať jeho jadro, to znamená demagnetizovať na nulu a magnetizovať v opačnom smere.
V skutočnosti pri každej zmene smeru prúdu v cievke elektromagnetu je potrebné (kvôli prítomnosti zvyškového magnetizmu v jadre) jadro najskôr odmagnetizovať a až potom ho možno zmagnetizovať v novom smer. To by vyžadovalo určitý magnetický tok v opačnom smere.
Inými slovami, zmena magnetizácie jadra (magnetická indukcia) vždy zaostáva za zodpovedajúcimi zmenami magnetického toku (sila magnetického poľa), vytvorený cievkou.
Toto oneskorenie magnetickej indukcie od sily magnetického poľa sa nazýva hysterézia... Pri každej novej magnetizácii jadra, aby sa zničil jeho zvyškový magnetizmus, je potrebné pôsobiť na jadro magnetickým tokom v opačnom smere. smer.
V praxi to bude znamenať vynaloženie časti elektrickej energie na prekonanie donucovacej sily, ktorá sťažuje otáčanie molekulárnych magnetov do novej polohy. Energia vynaložená na to sa uvoľňuje v železe vo forme tepla a predstavuje straty z reverznej magnetizácie alebo, ako sa tomu hovorí, stratu hysterézy.
Vychádzajúc z vyššie uvedeného, železo vystavené kontinuálnej reverzácii magnetizácie v určitom zariadení (jadrá kotvy generátorov a elektromotorov, jadrá transformátorov) by sa malo vždy vyberať mäkké, s veľmi malou donucovacou silou. To umožňuje znížiť straty v dôsledku hysterézie a tým zvýšiť účinnosť elektrického stroja alebo spotrebiča.
Hysterézna slučka
Hysterézna slučka — krivka znázorňujúca priebeh závislosti magnetizácie od sily vonkajšieho poľa. Čím väčšia je plocha slučky, tým viac práce musíte urobiť, aby ste obrátili magnetizáciu.
Predstavme si jednoduchý elektromagnet so železným jadrom. Prejdeme celým magnetizačným cyklom, pri ktorom zmeníme magnetizačný prúd z nuly na hodnotu Ω v smeroch tapety.
Počiatočný moment: prúd je nulový, železo nie je magnetizované, magnetická indukcia B = 0.
1. časť: magnetizácia zmenou prúdu z 0 na hodnotu — + Ω.Indukcia v jadrovom železe sa najskôr zvýši rýchlo, potom pomalšie. Na konci operácie, v bode A, je železo tak nasýtené magnetickými siločiarami, že ďalšie zvyšovanie prúdu (nad + OM) môže poskytnúť tie najnevýznamnejšie výsledky, preto možno operáciu magnetizácie považovať za dokončenú.
Magnetizácia do nasýtenia znamená, že molekulárne magnety v jadre, ktoré boli na začiatku procesu magnetizácie v úplnom stave a potom len v čiastočnej poruche, sú teraz takmer všetky usporiadané v usporiadaných radoch, severné póly na jednej strane, južné póly na prečo máme teraz severnú polaritu na jednom konci jadra a južnú na druhom.
2. časť: oslabenie magnetizmu znížením prúdu z + OM na 0 a úplná demagnetizácia pri prúde — OD. Magnetická indukcia meniaca sa po AC krivke dosiahne hodnotu OC, pričom prúd bude už nulový. Táto magnetická indukcia sa nazýva zvyškový magnetizmus alebo zvyšková magnetická indukcia. Na zničenie, teda úplnú demagnetizáciu, je potrebné dať elektromagnetu spätný prúd a priviesť ho na hodnotu zodpovedajúcu ordináte OD na výkrese.
3. časť: reverzná magnetizácia zmenou prúdu z — OD na — OM1. Magnetická indukcia rastúca pozdĺž krivky DE dosiahne bod E zodpovedajúci momentu nasýtenia.
4. časť: zoslabovanie magnetizmu postupným znižovaním prúdu z — OM1, na nulu (zvyškový magnetizmus OF) a následná demagnetizácia zmenou smeru prúdu a jeho privedením na hodnotu + OH.
Piata časť: magnetizácia zodpovedajúca procesu prvej časti, privádzanie magnetickej indukcie z nuly na + MA zmenou prúdu z + OH na + OM.
NSKeď demagnetizačný prúd klesne na nulu, nie všetky elementárne alebo molekulárne magnety sa vrátia do predchádzajúceho neusporiadaného stavu, ale niektoré z nich si zachovajú svoju polohu zodpovedajúcu poslednému smeru magnetizácie. Tento jav oneskorenia alebo zadržania magnetizmu sa nazýva hysteréza.