¿Qué es la histéresis?

En el núcleo de cualquier electroimán, después de que se corta la corriente, siempre se conserva una parte de las propiedades magnéticas, llamada magnetismo residual. La magnitud del magnetismo residual depende de las propiedades del material del núcleo y alcanza un valor mayor para el acero templado y menor para el hierro dulce.

Sin embargo, por muy blando que sea el hierro, el magnetismo residual seguirá teniendo algún efecto si, según las condiciones de funcionamiento del aparato, es necesario magnetizar su núcleo, es decir, desmagnetizar a cero y magnetizar en sentido contrario.

De hecho, con cada cambio en la dirección de la corriente en la bobina del electroimán, es necesario (debido a la presencia de magnetismo residual en el núcleo) primero desmagnetizar el núcleo, y solo entonces se puede magnetizar en un nuevo dirección. Esto requeriría algo de flujo magnético en la dirección opuesta.

En otras palabras, el cambio en la magnetización del núcleo (inducción magnética) siempre va a la zaga de los cambios correspondientes en el flujo magnético (intensidad del campo magnético), creado por la bobina.

Este retraso de la inducción magnética de la fuerza del campo magnético se llama histéresis... Con cada nueva magnetización del núcleo, para destruir su magnetismo residual, es necesario actuar sobre el núcleo con un flujo magnético en el sentido opuesto. dirección.

En la práctica, esto significará gastar parte de la energía eléctrica para superar la fuerza coercitiva, lo que dificulta la rotación de los imanes moleculares a una nueva posición. La energía gastada en esto se libera en el hierro en forma de calor y representa pérdidas por inversión de magnetización o, como se le llama, pérdida por histéresis.

Con base en lo anterior, el hierro sujeto a la inversión continua de la magnetización en un determinado dispositivo (núcleos de armadura de generadores y motores eléctricos, núcleos de transformadores) siempre debe seleccionarse suave, con una fuerza coercitiva muy pequeña. Esto permite reducir las pérdidas por histéresis y así aumentar la eficiencia de una máquina o aparato eléctrico.

Bucle de histéresis

Bucle de histéresis: una curva que representa el curso de la dependencia de la magnetización en la fuerza del campo externo. Cuanto mayor sea el área del bucle, más trabajo tendrá que hacer para revertir la magnetización.

Imaginemos un electroimán simple con un núcleo de hierro. Hagámoslo pasar por un ciclo de magnetización completo, para lo cual cambiaremos la corriente de magnetización de cero al valor Ω en las direcciones del papel tapiz.

Momento inicial: la corriente es cero, el hierro no está magnetizado, la inducción magnética B = 0.

1ª parte: magnetización cambiando la corriente de 0 a un valor de — + Ω.La inducción en el núcleo de hierro aumentará primero rápidamente y luego más lentamente. Al final de la operación, en el punto A, el hierro está tan saturado con líneas de fuerza magnéticas que un mayor aumento de la corriente (sobre + OM) puede dar los resultados más insignificantes, por lo que la operación de magnetización puede considerarse completa.

La magnetización hasta la saturación significa que los imanes moleculares en el núcleo, que al comienzo del proceso de magnetización estaban en un estado completo y luego solo en desorden parcial, ahora están casi todos dispuestos en filas ordenadas, polos norte a un lado, polos sur al otro. el otro, ¿por qué ahora tenemos polaridad norte en un extremo del núcleo y sur en el otro?

2ª parte: debilitamiento del magnetismo debido a la reducción de la corriente de + OM a 0 y desmagnetización completa a la corriente — OD. La inducción magnética que cambia a lo largo de la curva de CA alcanzará el valor de OC, mientras que la corriente ya será cero. Esta inducción magnética se denomina magnetismo residual o inducción magnética residual. Para destruir, por lo tanto, para completar la desmagnetización, es necesario dar una corriente inversa al electroimán y llevarlo a un valor correspondiente a la ordenada OD en el dibujo.

3ra parte: magnetización inversa cambiando la corriente de — OD a — OM1. La inducción magnética que aumenta a lo largo de la curva DE alcanzará el punto E correspondiente al momento de saturación.

4ª parte: debilitamiento del magnetismo al reducir gradualmente la corriente de — OM1, a cero (magnetismo residual OF) y posterior desmagnetización cambiando la dirección de la corriente y llevándola al valor + OH.

Quinta parte: magnetización correspondiente al proceso de la primera parte, llevando la inducción magnética de cero a + MA cambiando la corriente de + OH a + OM.

NSCuando la corriente de desmagnetización desciende a cero, no todos los imanes elementales o moleculares vuelven a su estado desordenado anterior, pero algunos de ellos conservan su posición correspondiente a la última dirección de magnetización. Este fenómeno de retraso o retención del magnetismo se denomina histéresis.