磁滯現象
磁滯現象是指鐵磁性材料(例如:鐵)在磁化和去磁過程中,鐵磁質的磁化強度不僅依賴於外磁場強度,還依賴於原先磁化強度的現象。 當外加磁場施加於鐵磁質時,其原子的偶極子按照外加場自行排列。即使當外加場被撤離,部分排列仍保持:此時,該材料被磁化。 一旦被磁化了,其磁性會繼續保留。要消磁的話,只要施加相反方向的磁場就可以了。這亦是硬碟的記憶運作原理。
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c3/StonerWohlfarthMainLoop.svg/400px-StonerWohlfarthMainLoop.svg.png)
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c7/B-H_loop.png/400px-B-H_loop.png)
在鐵磁質中,磁場強度(H)和磁感應強度(B)之間的關係是非線性的。如果在增強場強條件下,此二者關係將呈曲線上升到某點,到達此點後,即使場強H繼續增加,磁感應強度B也不再增加。該情況被稱為磁飽和(magnetic saturation)。[1]
如果此時磁場線性降低,該線性關係將以另一條曲線返回到0場強的某點,該點的B將被初始曲線的磁感應強度量BR叫做剩磁感應強度或剩磁(remnant flux density)[2] 相抵消。
如果繪製以外加磁場的全部強度的二者關係圖,將為S形的迴路。S的中間厚度描述了磁滯量,該量與材料的矯頑力[3] 相關。
該現象的實際影響可為,例如,當通過磁芯的外加電流被撤離,由於殘留磁場繼續吸引電樞,而引起滯後從而延遲磁能的釋放。
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3f/Hysteresiscurve.svg/200px-Hysteresiscurve.svg.png)
對於一種特殊材料,該曲線會影響一個磁路的設計。
為了最小化該影響和減小相關的能量損失,從而採用具有低矯頑力和低遲滯損失的鐵磁性物質,例如坡莫合金(鐵鎳合金,透磁合金)[4]。
在很多應用中,由迴路中不同點驅動產生的小的遲滯迴路存在於B-H層中。接近原點的各迴路有一個較大的µ(磁導率)[5]。迴路越小,其磁性形狀越柔和。一個特例就是,用一個降低的交流電場去磁化任何材料。
物理起源
編輯磁滯現象模型
編輯應用
編輯鐵磁體中的磁滯現象可作各種不同的應用。磁帶、硬碟和信用卡都利用了鐵磁體中的磁滯現象來作數據的儲存。在這些材料中,很顯然一個磁極代表一個比特(bit),如北極代表1而南極代表0。然而,更換該存儲器從一個到另一個,此遲滯作用要求了解已存信息,因為所需的場強在每種情況下都會不同。為了解決該問題,記錄系統首先使用帶偏移程序過速驅動整個系統到一個已知狀態。模擬電磁記錄同樣適用這種技術。不同材料要求不同的偏移量,這就是為什麼在大多數卡式錄音帶前端都有一個選擇裝置(寫保護)。
參考書目
編輯- ^ Arthur Eugene Fitzgerald, Charles Kingsley, Stephen D. Umans. Electric machinery. McGraw-Hill Professional. 2002: 230. ISBN 0824742699.
- ^ Joao Bastos, Nelson Sadowski. Electromagnetic modeling by finite element methods. CRC Press. 2003: 91. ISBN 0073660094.
- ^ Masud Mansuripur. The Physical Principles of Magneto-Optical Recording. Cambridge University Press. 1998: 586. ISBN 0521634180.
- ^ 田民波. 磁性材料. 清華大學出版社. 2001: 68. ISBN 7302040842.
- ^ Joao Bastos, Nelson Sadowski. Electromagnetic modeling by finite element methods. CRC Press. 2003: 31. ISBN 0073660094.
- Isaak D. Mayergoyz, Mathematical Models of Hysteresis and their Applications: Second Edition (Electromagnetism), Academic Press, 2003.