קורס בתורת החשמל מאת יוסי יאשי

(Hysteresis loop)

עוצמת השדה המגנטי תלויה בעוצמת הזרם בסליל. ככל שעוצמת הזרם בסליל תעלה, תעלה גם עוצמת השדה המגנטי 

עבור חומרים פרומגנטים העלאת עוצמת השדה המגנטי גם גורמת לעלייה גם בשדה המגנטי . 

עלייה זו איננה ליניארית ובשלב מסוים עלייה בעוצמת השדה המגנטי גורמת לשינויים מאוד קטנים בשדה המגנטי. במצב זה ניתן לומר שהחומר הגיע לרוויה מגנטית.

האופיין שמתאר את הקשר בין עוצמת השדה המגנטי לבין השדה המגנטי עצמו נקרא בשם עקום המגנוט, ולכל חומר ישנו עקום מגנוט משלו.

להלן עקומי מגנוט (B=f(H  של שני חומרים פרומגנטים שונים:

איור 8.43

מעקום המגנוט של פלדת הצורן ניתן לראות שעבור עוצמת שדה מגנטי של 2000 [AT/m] החומר מתחיל להיכנס לרוויה מגנטית. מעקומי המגנוט ניתן להסיק גם שהשיפוע שונה בשל העובדה שהגרפים לא ליניארים, והשיפוע זה בעצם החלחלות המגנטית. כלומר החלחלות המגנטית היחסית איננה קבועה ומשתנה עם שינויי הטמפרטורה בחומר (שינויים בעוצמת השדה המגנטי).

נבצע ניסוי בליבת טורואיד העשויה מחומר פרומגנטי (לעיתים קרויה גם בשם טבעת רולנד). למוליך נחבר בטור נגד משתנה וכל זה יחובר למקור מתח ישר. כאשר אין זרם דרך הסליל עוצמת השדה המגנטי שווה לאפס וכן גם השדה המגנטי. כאשר נתחיל להעלות את הזרם בהדרגה (זרם המגנוט), תגדל עוצמת השדה המגנטי ובכך גם ההשראה המגנטית (OAC) - ראו איור 8.44, עד אשר יגיע המעגל לרוויה מגנטית (CD). בקטע זה שינויים גדולים מאוד בעוצמת השדה המגנטי גורמים לשינויים מאוד קטנים בשדה המגנטי.הרוויה המגנטית מופיעה בערך מסוים של הזרם דרך המוליך.

מכאן נתחיל להקטין בהדרגה את הזרם כאשר על ידי  כך תרד גם עוצמת השדה המגנטי ביחס ישר. בשלב זה נגלה שהשדה המגנטי "לא חוזר על עקבותיו" כלומר ההשראה המגנטית תקטן לא באותו היחס אלא לפי הקטע DE. ניתן לראות במצב זה שלמרות שאין זרם במעגל (עוצמת השדה המגנטי אפס), עדיין קיימת בליבה השראה מגנטית בעוצמה של  OE. השראה זו נקראת בשם מגנטיות שיורית והתכונה של החומר הפרומגנטי אשר יוצרת תופעה זו נקראת בשם מותירות.

אם נשנה את מגמת הזרם על ידי הפיכת קוטביות מקור המתח ונגדיל שוב בהדרגה את הזרם, תגדל שוב עוצמת השדה המגנטי אך בכיוון הפוך וההשראה תלך ותרד לפי הקטע EF עד לאפס. עוצמת השדה בקטע OF אשר גרמה לירידת השדה המגנטי לאפס מתארת את תכונת הכפיינות COERCIVITY) של החומר הפרומגנטי. נעלה שוב את עוצמת הזרם במוליך ובכך תגדל גם עוצמת השדה המגנטי וגם ההשראה המגנטית, עד אשר נגיע שוב לרוויה מגנטית בנקודה G. במידה ונקטין את עוצמת הזרם ההשראה המגנטית תלך ותרד לפי הקטע GK. נשנה שוב את קוטביות מקור המתח ונעלה את עוצמת הזרם במעגל, ובעקבות כך תשתנה ההשראה המגנטית לפי קטע KD. אותו מסלול סגור שהתקבל מהניסוי נקרא בשם עניבת החשל או עניבת/לולאת המגנוט. לכל חומר פרומגנטי לולאת מגנוט שונה, כאשר תכונות המותירות והכפיינות של החומר הם אלה שקובעים את תכונותיו המגנטיות. חומר פרומגנטי השומר על תכונותיו המגנטיות לאורך זמן, זהו חומר בעל כפיינות ומותירות גבוהים ( שטח משולש FOE ).

חומר פרומגנטי מתחמם בכל מחזור מגנטי. התחממות החומר גדלה ככל שהמחזור המגנטי מהיר יותר. הפסד החום בתהליך החשל נקרא בשם הפסד החשל (הסטרזיס).

עניבת החשל (לולאת המגנוט)  (B = f(H

איור 8.44

•   הקודם                                                                                                                             
• המשך