Il ciclo di isteresi e le proprietà magnetiche
Si possono imparare molte informazioni sulle proprietà magnetiche di un materiale studiando il suo ciclo di isteresi. Un ciclo di isteresi mostra la relazione tra la densità di flusso magnetico indotto (B) e la forza di magnetizzazione (H). Viene spesso indicato come il ciclo B-H. Un esempio di loop di isteresi è mostrato qui sotto.
Il loop è generato misurando il flusso magnetico di un materiale ferromagnetico mentre la forza magnetizzante viene modificata. Un materiale ferromagnetico che non è mai stato magnetizzato in precedenza o che è stato completamente smagnetizzato seguirà la linea tratteggiata all’aumentare di H. Come dimostra la linea, maggiore è la quantità di corrente applicata (H+), più forte è il campo magnetico nel componente (B+). Al punto “a” quasi tutti i domini magnetici sono allineati e un ulteriore aumento della forza di magnetizzazione produrrà un aumento molto piccolo del flusso magnetico. Il materiale ha raggiunto il punto di saturazione magnetica. Quando H si riduce a zero, la curva si sposta dal punto “a” al punto “b”. A questo punto, si può vedere che un certo flusso magnetico rimane nel materiale anche se la forza magnetizzante è zero. Questo è indicato come il punto di ritentività sul grafico e indica la rimanenza o il livello di magnetismo residuo nel materiale. (Alcuni dei domini magnetici rimangono allineati, ma alcuni hanno perso il loro allineamento). Quando la forza magnetizzante viene invertita, la curva si sposta verso il punto “c”, dove il flusso è stato ridotto a zero. Questo è chiamato il punto di coercitività sulla curva. (La forza di magnetizzazione invertita ha invertito abbastanza domini in modo che il flusso netto all’interno del materiale sia zero). La forza necessaria per rimuovere il magnetismo residuo dal materiale è chiamata forza coercitiva o coercitività del materiale.
Quando la forza di magnetizzazione viene aumentata in direzione negativa, il materiale diventerà di nuovo magneticamente saturo ma nella direzione opposta (punto “d”). Riducendo H a zero si porta la curva al punto “e”. Avrà un livello di magnetismo residuo uguale a quello raggiunto nell’altra direzione. Aumentando di nuovo H nella direzione positiva, B tornerà a zero. Notate che la curva non è tornata all’origine del grafico perché è necessaria una certa forza per rimuovere il magnetismo residuo. La curva prenderà un percorso diverso dal punto “f” di nuovo al punto di saturazione dove con completare il ciclo.
Dal ciclo di isteresi, una serie di proprietà magnetiche primarie di un materiale può essere determinato.
- Retentività – Una misura della densità di flusso residuo corrispondente all’induzione di saturazione di un materiale magnetico. In altre parole, è la capacità di un materiale di mantenere una certa quantità di campo magnetico residuo quando la forza magnetizzante viene rimossa dopo aver raggiunto la saturazione. (Il valore di B al punto b sulla curva di isteresi.)
- Magnetismo residuo o flusso residuo – la densità di flusso magnetico che rimane in un materiale quando la forza magnetizzante è zero. Si noti che il magnetismo residuo e la ritentività sono gli stessi quando il materiale è stato magnetizzato fino al punto di saturazione. Tuttavia, il livello di magnetismo residuo può essere inferiore al valore di retentività quando la forza magnetizzante non ha raggiunto il livello di saturazione.
- Forza coercitiva – La quantità di campo magnetico inverso che deve essere applicato ad un materiale magnetico per far tornare il flusso magnetico a zero. (Il valore di H al punto c sulla curva di isteresi.)
- Permeabilità, m – Una proprietà di un materiale che descrive la facilità con cui un flusso magnetico è stabilito nel componente.
- Riluttanza – È l’opposizione che un materiale ferromagnetico mostra alla creazione di un campo magnetico. La riluttanza è analoga alla resistenza in un circuito elettrico.