Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Магнитный гистерезис — отставание магнитной индукции ферромагнетика от изменения напряжённости внешнего магнитного поля. При циклическом перемагничивании зависимость B(H) образует замкнутую кривую — петлю гистерезиса, площадь которой равна потерям энергии за один цикл. Явление лежит в основе постоянных магнитов и работы магнитных цепей.
Магнитный гистерезис — характерное свойство ферромагнитных материалов: железа, кобальта, никеля и их сплавов. Само понятие гистерезиса (от греч. «отставание») было введено в физику Джеймсом Альфредом Юингом в 1881 году при исследовании намагничивания железных образцов.
При уменьшении внешнего поля до нуля ферромагнетик сохраняет часть намагниченности. Чтобы полностью размагнитить материал, требуется приложить поле противоположного знака. Зависимость B(H) описывает не функцию, а семейство кривых, определяемых предыдущим состоянием материала.
Физическая природа гистерезиса связана с доменной структурой ферромагнетика. При перемагничивании происходит движение доменных стенок и поворот векторов намагниченности, сопровождающиеся необратимыми потерями энергии.
Полный цикл перемагничивания образует предельную петлю гистерезиса. На ней выделяют ключевые точки:
Площадь петли гистерезиса численно равна работе, совершаемой полем за один цикл перемагничивания единицы объёма ферромагнетика. Эта энергия рассеивается в виде тепла:
w = ∮ H·dB
где интегрирование ведётся по полному циклу. В магнитопроводах потери на гистерезис рассчитываются по эмпирической формуле Штейнмеца: Pг = η·Bmn·f·V, где η — коэффициент материала, Bm — амплитуда индукции, f — частота, n ≈ 1,6–2, V — объём.
Форма петли определяет область применения материала. По соотношению Br и Hc ферромагнетики делятся на три группы.
Имеют узкую петлю с малой коэрцитивной силой и высокой проницаемостью. Электротехническая анизотропная сталь марки 3408 (по ГОСТ 21427.1-83) обеспечивает индукцию насыщения 2,0–2,03 Тл при удельных магнитных потерях P1,7/50 = 1,1–1,3 Вт/кг. Пермаллой 79НМ имеет μmax до 250 000.
Имеют широкую петлю с большой остаточной индукцией. Современные магниты NdFeB достигают Br = 1,4 Тл, Hc = 1000 кА/м и максимального энергетического произведения (BH)max до 400 кДж/м³. Магниты SmCo сохраняют свойства до 350 °C.
Полные потери в стали магнитопровода включают потери на гистерезис Pг и потери на вихревые токи Pв. Для снижения Pв сердечник набирают из тонких изолированных пластин толщиной 0,23–0,5 мм или применяют ленточные витые магнитопроводы из аморфных сплавов.
Полезное применение: гистерезис позволяет создавать постоянные магниты, удерживать информацию на магнитных носителях, обеспечивать работу некоторых типов гистерезисных двигателей и предохранителей.
Нежелательное проявление: в электротехнике гистерезис приводит к потерям энергии и нагреву магнитопроводов трансформаторов и электрических машин. Для уменьшения потерь применяют материалы с узкой петлёй и низкой коэрцитивной силой.
При температуре выше точки Кюри (для железа — 770 °C) ферромагнитные свойства исчезают, петля гистерезиса вырождается, и материал переходит в парамагнитное состояние.
Магнитный гистерезис — фундаментальное свойство ферромагнетиков, определяющее работу всей современной электротехники и магнитной техники. Параметры петли — индукция насыщения, остаточная индукция и коэрцитивная сила — определяют выбор материала для трансформаторов, электродвигателей, постоянных магнитов и магнитных носителей информации. Понимание физики гистерезиса и формулы Штейнмеца необходимо для расчёта магнитных потерь и проектирования энергоэффективного оборудования.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.