Die Hystereseschleife und die magnetischen Eigenschaften
Durch das Studium der Hystereseschleife kann man viel über die magnetischen Eigenschaften eines Materials erfahren. Eine Hystereseschleife zeigt die Beziehung zwischen der induzierten magnetischen Flussdichte (B) und der Magnetisierungskraft (H). Sie wird oft auch als B-H-Schleife bezeichnet. Ein Beispiel für eine Hystereseschleife ist unten dargestellt.
Die Schleife wird durch Messung des magnetischen Flusses eines ferromagnetischen Materials erzeugt, während die Magnetisierungskraft geändert wird. Ein ferromagnetisches Material, das nie zuvor magnetisiert oder gründlich entmagnetisiert worden ist, folgt der gestrichelten Linie, wenn H erhöht wird. Wie die Linie zeigt, ist das Magnetfeld im Bauteil (B+) umso stärker, je größer die angelegte Stromstärke (H+) ist. Am Punkt „a“ sind fast alle magnetischen Bereiche ausgerichtet, und eine weitere Erhöhung der Magnetisierungskraft führt nur noch zu einem sehr geringen Anstieg des magnetischen Flusses. Das Material hat den Punkt der magnetischen Sättigung erreicht. Wenn H auf Null reduziert wird, bewegt sich die Kurve von Punkt „a“ zu Punkt „b“. An diesem Punkt ist zu erkennen, dass ein gewisser magnetischer Fluss im Material verbleibt, obwohl die Magnetisierungskraft gleich Null ist. Dieser Punkt wird in der Grafik als Remanenzpunkt bezeichnet und zeigt die Remanenz oder den Grad des Restmagnetismus im Material an. (Einige der magnetischen Domänen bleiben ausgerichtet, aber einige haben ihre Ausrichtung verloren). Wenn die magnetisierende Kraft umgekehrt wird, bewegt sich die Kurve zum Punkt „c“, wo der Fluss auf Null reduziert wurde. Dies ist der Punkt der Koerzitivfeldstärke auf der Kurve. (Die umgekehrte Magnetisierungskraft hat genügend Domänen umgedreht, so dass der Nettofluss innerhalb des Materials gleich Null ist.) Die Kraft, die erforderlich ist, um den Restmagnetismus aus dem Material zu entfernen, wird als Koerzitivkraft oder Koerzitivfeldstärke des Materials bezeichnet.
Wenn die magnetisierende Kraft in negativer Richtung erhöht wird, wird das Material wieder magnetisch gesättigt, aber in entgegengesetzter Richtung (Punkt „d“). Reduziert man H auf Null, gelangt die Kurve zu Punkt „e“. Der Restmagnetismus entspricht dann dem in der anderen Richtung erreichten Wert. Erhöht man H wieder in die positive Richtung, kehrt B auf Null zurück. Beachten Sie, dass die Kurve nicht zum Ursprung des Diagramms zurückkehrt, da eine gewisse Kraft erforderlich ist, um den Restmagnetismus zu entfernen. Die Kurve nimmt einen anderen Weg vom Punkt „f“ zurück zum Sättigungspunkt, wo sie die Schleife vervollständigt.
Aus der Hystereseschleife kann eine Reihe von primären magnetischen Eigenschaften eines Materials bestimmt werden.
- Remanenz – Ein Maß für die Restflussdichte, die der Sättigungsinduktion eines magnetischen Materials entspricht. Mit anderen Worten, es ist die Fähigkeit eines Materials, ein bestimmtes Restmagnetfeld beizubehalten, wenn die Magnetisierungskraft nach Erreichen der Sättigung entfernt wird. (Der Wert von B am Punkt b auf der Hysteresekurve.)
- Restmagnetismus oder Restfluss – die magnetische Flussdichte, die in einem Material verbleibt, wenn die Magnetisierungskraft null ist. Man beachte, dass Restmagnetismus und Remanenz dasselbe sind, wenn das Material bis zum Sättigungspunkt magnetisiert wurde. Der Wert des Restmagnetismus kann jedoch niedriger sein als der Wert der Remanenz, wenn die Magnetisierungskraft nicht den Sättigungswert erreicht hat.
- Koerzitivkraft – Der Betrag des umgekehrten Magnetfeldes, der auf ein magnetisches Material angewendet werden muss, damit der magnetische Fluss auf Null zurückkehrt. (Der Wert von H am Punkt c auf der Hysteresekurve.)
- Permeabilität, m – Eine Eigenschaft eines Materials, die die Leichtigkeit beschreibt, mit der ein magnetischer Fluss in der Komponente aufgebaut wird.
- Reluktanz – Ist der Widerstand, den ein ferromagnetisches Material beim Aufbau eines Magnetfeldes zeigt. Die Reluktanz ist vergleichbar mit dem Widerstand in einem elektrischen Stromkreis.