Hystereesisilmukka ja magneettiset ominaisuudet
Hystereesisilmukkaa ja magneettisia ominaisuuksia tutkimalla voidaan saada paljon tietoa materiaalin magneettisista ominaisuuksista. Hystereesisilmukka osoittaa indusoidun magneettivuon tiheyden (B) ja magnetointivoiman (H) välisen suhteen. Siihen viitataan usein nimellä B-H-silmukka. Alla on esitetty esimerkki hystereesisilmukasta.
Silmukka syntyy mittaamalla ferromagneettisen materiaalin magneettivuota, kun magnetointivoimaa muutetaan. Ferromagneettinen materiaali, jota ei ole koskaan aiemmin magnetoitu tai joka on perusteellisesti demagnetoitu, seuraa katkoviivaa, kun H:ta kasvatetaan. Kuten viiva osoittaa, mitä suurempi virran määrä on (H+), sitä voimakkaampi on komponentin magneettikenttä (B+). Pisteessä ”a” lähes kaikki magneettialueet ovat linjassa, ja magnetointivoiman lisäys aiheuttaa hyvin vähän magneettivuon kasvua. Materiaali on saavuttanut magneettisen kyllästymispisteen. Kun H pienennetään nollaan, käyrä siirtyy pisteestä ”a” pisteeseen ”b”. Tässä pisteessä voidaan nähdä, että materiaaliin jää jonkin verran magneettivuota, vaikka magnetointivoima on nolla. Tätä kutsutaan käyrän retentiopisteeksi, ja se ilmaisee materiaalin remanenssin tai jäännösmagnetismin tason. (Osa magneettisista alueista on edelleen linjassa, mutta osa on menettänyt linjansa). Kun magnetointivoima käännetään, käyrä siirtyy pisteeseen ”c”, jossa vuo on vähentynyt nollaan. Tätä kutsutaan käyrän koersiivisuuspisteeksi. (Käänteinen magnetointivoima on kääntänyt tarpeeksi verkkotunnuksia niin, että materiaalin nettovirta on nolla.) Voimaa, joka tarvitaan jäännösmagnetismin poistamiseksi materiaalista, kutsutaan materiaalin koerktiiviseksi voimaksi tai koerktiivisyydeksi.
Kun magnetointivoimaa lisätään negatiiviseen suuntaan, materiaali kyllästyy jälleen magneettisesti, mutta vastakkaiseen suuntaan (kohta ”d”). H:n pienentäminen nollaan tuo käyrän pisteeseen ”e”. Sen jäännösmagnetismitaso on sama kuin toisessa suunnassa saavutettu taso. H:n kasvattaminen takaisin positiiviseen suuntaan palauttaa B:n nollaan. Huomaa, että käyrä ei palannut kuvaajan alkupisteeseen, koska jäännösmagnetismin poistamiseen tarvitaan jonkin verran voimaa. Käyrä kulkee eri reittiä pisteestä ”f” takaisin kyllästymispisteeseen, jossa se täydentää silmukan.
Hystereesisilmukasta voidaan määrittää useita materiaalin ensisijaisia magneettisia ominaisuuksia.
- Retenttiivisyys – Magneettisen materiaalin kyllästysinduktiota vastaavan jäännösvuon tiheyden mitta. Toisin sanoen se on materiaalin kyky säilyttää tietty määrä jäännösmagneettikenttää, kun magnetointivoima poistetaan kyllästymisen saavuttamisen jälkeen. (B:n arvo hystereesikäyrän pisteessä b.)
- Jäännösmagnetismi tai jäännösvuo – magneettivuon tiheys, joka jää materiaaliin, kun magnetointivoima on nolla. Huomaa, että jäännösmagnetismi ja retentiivisyys ovat samat, kun materiaali on magnetoitu kyllästymispisteeseen asti. Jäännösmagnetismin taso voi kuitenkin olla pienempi kuin retentiivisyyden arvo, kun magnetointivoima ei ole saavuttanut kyllästystasoa.
- Pakkovoima – Käänteisen magneettikentän määrä, joka on kohdistettava magneettiseen materiaaliin, jotta magneettivuo palaa nollaan. (H:n arvo hystereesikäyrän pisteessä c.)
- Läpäisevyys, m – Materiaalin ominaisuus, joka kuvaa sitä, kuinka helposti magneettivuo syntyy komponenttiin.
- Reluuktanssi – On vastustus, jonka ferromagneettinen materiaali osoittaa magneettikentän syntymistä vastaan. Reluuktanssi on analoginen sähköpiirin resistanssin kanssa.