Magnetische hysteresis: Begrijp het fenomeen waarbij een magnetisch materiaal zijn magnetisatie behoudt, zelfs nadat het externe magnetische veld is verwijderd.
Wat is magnetische hysteresis?
Magnetische hysteresis is een belangrijk begrip in de natuurkunde, specifiek in de studie van magnetisme en materialen met magnetische eigenschappen. Het beschrijft het fenomeen waarbij de magnetisatietoestand van een materiaal achterblijft op een eerdere toestand, zelfs nadat het magnetische veld dat deze toestand veroorzaakte, is verwijderd. Dit betekent dat de magnetisatie van het materiaal afhankelijk is van de geschiedenis van het aangelegde magnetische veld.
De hysteresislus
Een van de meest illustratieve manieren om magnetische hysteresis te begrijpen, is door te kijken naar de hysteresislus. Dit is een grafiek die de verandering van magnetisatie (M) van een materiaal weergeeft als functie van het aangelegde magnetische veld (H). Een typische hysteresislus ziet eruit als een gesloten lus en heeft de volgende kenmerken:
- Remanentie: Wanneer het aangelegde magnetische veld (H) terugkeert naar nul, behoudt het materiaal een bepaalde mate van magnetisatie (M). Dit restmagnetisme noemt men remanente magnetisatie (Mr).
- Coercitiviteit: Om de remanente magnetisatie te verwijderen, moet een tegengesteld magnetisch veld worden aangelegd. De grootte van dit veld wordt de coercitieve kracht (Hc) genoemd.
Hiernaast zijn er nog andere punten in de hysteresislus die belangrijk zijn:
- Saturatiemagnetisatie: Dit is het maximale niveau van magnetisatie dat een materiaal kan bereiken, zelfs wanneer een zeer sterk magnetisch veld wordt aangelegd.
- Neuspunt: Dit is het punt waar het materiaal zijn maximale magnetisatie bereikt in de positieve en negatieve richtingen van het magnetische veld.
Het verband met energieverlies
Magnetische hysteresis is ook belangrijk vanuit het oogpunt van energieverlies. Wanneer een magnetisch materiaal door een magnetische cyclus gaat, zoals weergegeven door de hysteresislus, verbruikt het energie. Deze energie wordt voornamelijk omgezet in warmte, wat resulteert in energieverlies in magnetische toepassingen zoals transformatoren en elektromotoren.
Toepassingen en consequenties
Het begrijpen van magnetische hysteresis is essentieel in verschillende technische en industriële toepassingen. Bijvoorbeeld:
- In transformatoren en motoren kan de keuze van het magnetisch materiaal invloed hebben op de efficiëntie door hysteresisverliezen te minimaliseren.
- In magnetische geheugeneenheden, zoals harde schijven, wordt de remanentie van materialen benut om gegevens op te slaan.
Begrip van magnetische hysteresis helpt ingenieurs en wetenschappers om betere materialen en systemen te ontwerpen die energie-efficiënt zijn en beter presteren in hun respectieve toepassingen.
Magnetische hysteresis blijft een fascinerend studiegebied dat ons inzicht biedt in het gedrag van materialen onder wisselende magnetische velden en de invloed daarvan op technologische ontwikkelingen.
Summary
