Петли гистерезиса на лабораторной установке

1. При уменьшении напряженности намагничивающего поля до нуля намагниченный ферромагнетик размагничивается лишь частично вследствие необратимых процессов (см. рис. 19.7). При Н = 0 поле ферромагнетика характеризуется остаточной магнитной индукцией В_r. Отставание индукции В от напряженности Н при уменьшении напряженности называется «магнитным гистерезисом».

2. В намагничивающем поле обратного направления путем изменения его напряженности от Н = 0 до Н = –Н_с остаточную индукцию можно сделать равной нулю (см. рис. 19.7). Значение Н_с напряженности поля называется коэрцитивной силой ферромагнетика. Она показывает, как сильно удерживается ферромагнетиком остаточная индукция.

3. Ферромагнетики, у которых Н_с< 80 А/м, называются мягкими. Эти материалы (железо, электротехническая сталь, сплавы железа с ни-келем – «Пермаллой») имеют большую магнитную проницаемость (m_max = 5000–50 000 и более) и применяются для изготовления сердечников трансформаторов и электрических машин. Ферромагнетики, имеющие Н_с > 4000 А/м, называются жесткими и применяются для изготовления постоянных магнитов (сплавы железа типа «Алнико» и «Магнико») [2].

4. При перемагничивании ферромагнетиков в переменном поле
Н = f(t) процесс изменения магнитной индукции поля в образце характеризуется симметричной замкнутой кривой, которая вследствие запаздывания изменения индукции называется петлей гистерезиса (рис. 19.9). Если амплитуда напряженности поля заходит в область насыщения намагниченности образца, петля гистерезиса называется предельной, в остальных случаях – петлей основного цикла (основная петля гистерезиса). Нелинейность петли показывает, что индукция поля изменяется не по закону изменения напряженности. При исследованиях ферромагнетики перемагничивают в «режиме синусоидальной индукции» поля в образце, при котором напряженность поля изменяется по закону Н = f(t) резко искаженной синусоиды (рис. 19.9).

Две ветви петли гистерезиса означают, что любому значению Н соответствуют для этой петли два значения магнитной индукции В, зависящие от предыстории магнитного состояния образца.

Кривая, проведенная через вершины (В_m, Н_m) ряда основных петель гистерезиса, практически совпадает с «кривой начального намагничивания». Поэтому магнитная проницаемость ферромагнетика может быть определена через эти максимальные значения В_m и Н_m, относящиеся к любой из основных петель гистерезиса (рис. 19.9), по формуле

, (19.1)

где m₀ = 4p× 10^–7 Г/м.

Рис. 19.9

5. Энергия гистерезисных потерь, расходуемая за один полный цикл перемагничивания какого-либо образца, равна произведению объе-ма образца V₀ на площадь петли гистерезиса в координатах (В, Н) [1], т. е.

. (19.2)

Она переходит в тепловую энергию образца. При перемагничивании ферромагнетик нагревается.

6. Полностью размагнитить ферромагнетик можно, перемагничивая его в переменном магнитном поле при плавном уменьшении амплитуды напряженности поля от насыщенного значения Н_S до нуля в течение ряда циклов.