Probíhá filtrování...

Hysterese in ferromagnetische materialen - BH curve

In ferromagnetisch materiaal is sprake van 'hystere', wat is weergegeven in onderstaande figuur. Op de x-as staat de "magnetische veldsterkte H en op de y-as de mate van magnetisatie B (magnetische fluxdichtheid). Als er geen magnetisch veld is, is er (in het begin) ook geen magnetisatie en beginnen we in de oorsprong. Zodra er een magnetisch veld wordt aangelegd, zal de ferromagneet magnetisch worden. Dit gaat door totdat alle 'gebieden van Weiss' in het materiaal dezelfde kant op staan. Het materiaal is nu maximaal gemagnetiseerd en verhoging van het magnetisch veld heeft geen invloed meer op de mate van magnetisatie. Als het magnetisch veld wordt verlaagd, zullen de grenzen van de Weissgebiedjes gedeeltelijk op hun plek blijven. Pas zodra het veld meer negatief wordt, zal de totale magnetisering ook van teken veranderen. Dit gaat door totdat alle spins de andere kant op staan en de magnetisatie volledig is omgedraaid (product is gedemagnetiseerd). Overigens is hier sprake van nog drie andere niet-lineare elementen: een kromme karakteristiek, een dode zone en verzadiging.

Hysteresecurve (BH curve)

BH curve

Bij het aanleggen van een periodiek wisselend extern magneetveld doorloopt de magnetisering van een ferromagnetisch materiaal een magnetiseringscurve. Uitgaand van 'maagdelijk' materiaal zonder netto magnetisering wordt bij eerste maal aanleggen van een extern veld H de blauwe curve doorlopen. Bij het bereiken van de verzadigingsfluxdichtheid, bij magnetische veldsterkte HS neemt de magnetisering niet verder toe. Als vervolgens het veld wordt omgekeerd, is de magnetisering bij veldsterkte H = 0 nog niet geheel tot nul afgenomen, er is een remanente veldsterkte BR ten gevolge van het nog niet weer in de oorspronkelijke toestand komen van de 'gebiedjes van Weiss'. Pas als de extern opgelegde veldsterkte een tegengesteld gerichte waarde, de coërcitieve veldsterkte HC heeft bereikt wordt B =0 (product is gedemagnetiseerd). De oppervlakte van de doorlopen lus bij wisselmagnetisering is een maat voor de verliezen. Materialen met lage waardes van HC en dus kleine hystereselussen worden zacht magnetische materialen genoemd. Is daarentegen HC zeer groot, dan spreekt men van hard magnetisch materiaal.

 

Fysieke oorsprong van ferromagnetisme

Ferromagnetisme treedt op in materialen die ongepaarde spins bevatten waartussen een wisselwerking bestaat die ertoe leidt dat de atomaire magnetische momenten zich evenwijdig aan elkaar richten. Dit leidt tot spontane en permanente magnetische velden rond een voorwerp dat uit een ferromagnetisch materiaal vervaardigd is.

Ferromagnetisme

Ferromagnetisme

Anti-Ferromagnetisme

Anti-Ferromagnetisme

 

Hoewel er in een materiaal meestal zowel wisselwerkingen zijn die de spins dezelfde kant op willen zetten als wisselwerkingen die de spins juist in tegengestelde richting zetten, overheersen dus de eerste krachten in een ferromagneet. (Anders ontstaat er anti-ferromagnetisme.)

In principe kunnen alle spins in een ferromagneet dezelfde kant op komen te staan – in dat geval bereikt het voorwerp zijn magnetische verzadiging en bezit het een groot spontaan magnetisch veld. Het is echter ook mogelijk dat de ordening van de spins in kleinere domeinen, de zogenaamde "gebiedjes van Weiss" plaatsvindt. Als de magnetisatierichting van de domeinen willekeurig is, is het totale veld van het voorwerp nul, hoewel er wel sprake is van magnetische ordening. Door blootstelling aan een sterk uitwendig veld kunnen alle domeinen in dezelfde richting getrokken (gemagnetiseerd) worden.

Bij het verhogen van de temperatuur zorgt de temperatuurbeweging voor een geleidelijk doorbreken van de spinorde. Bij een bepaalde temperatuur (de Curietemperatuur) stort de ordening ineen doordat de thermische energie groter geworden is dan de energie van de magnetische wisselwerking. Boven TC gedraagt het materiaal zich paramagnetisch, de reciproque susceptibiliteit uitgezet tegen de absolute temperatuur vormt dan de karakteristieke rechte lijn van een paramagneet. De lijn gaat echter door T = TC in plaats van door T = 0 K doordat de wisselwerking tussen de spins wel blijft bestaan, ook al verhindert de thermische energie de ordening.

Er is een grote verscheidenheid van toepassingen van de hysterese in ferromagneten. Veel van deze toepassingen maken gebruik van hun vermogen om een ​​geheugen vast te houden, bijvoorbeeld magnetische tapes, harde schijven en creditcards. In deze toepassingen zijn harde magneten (hoge coërciviteit), zoals ijzer, wenselijk zodat het geheugen niet gemakkelijk wordt gewist.
Zachte magneten (lage coërciviteit) worden gebruikt als kernen in elektromagneten.

Zjistit více

Anisotropní

Když je magnetický materiál natlačen do magnetického pole, nazývá se preferenčně orientovaným a anisotropním. Anisotropní materiál lze zmagnetizovat pouze v preferenční orientaci.