Was ist der Grund für den Hystereseverlust?

Stellen Sie sich vor, ein ferromagnetisches Material wird einem allmählich ansteigenden externen Magnetfeld ausgesetzt und bis zur Sättigung magnetisiert. Dann wird ein Gegenfeld angelegt, um das Material zu entmagnetisieren, und dann lässt man die Magnetisierung in der entgegengesetzten Richtung sättigen. Dann wird das Feld wieder in positiver Richtung erhöht, bis es gesättigt ist und eine Hystereseschleife abgeschlossen ist.

Warum erwärmt sich die Probe am Ende des Prozesses? Was passiert im Inneren des Materials, damit Wärme entsteht?

Magnetokristalline Anisotropie bewirkt, dass Phononen erzeugt werden, wenn sich eine Domänenwand bewegt.
@Pieter Kannst du es ein wenig erläutern?
Die magnetokristalline Anisotropie ist auf die Spin-Bahn-Kopplung zurückzuführen, die auch mit der Magnetostriktion verbunden ist: Wenn sich die Spinrichtung ändert, ändern sich die Bindungslängen, und dies erzeugt atomare Bewegung und Phononen: Wärme. In Metallen gibt es auch einen Beitrag von Wirbelströmen, wenn sich Domänenwände bewegen.

Antworten (1)

Hysterese ist eine Art zeitlich nicht umkehrbarer Übergang, daher ist sie mit Entropie verbunden (die theoretisch Wärme erzeugen muss).

Da magnetische Materialien eine Kristallstruktur haben, ist die interne magnetische Polarisation nicht gleichmäßig, sondern richtet sich in kleinen Flecken am Kristall aus, und diese Flecken (magnetische Domänen) verschieben sich in Größe und Form während einer magnetischen Änderung. Dadurch werden die inneren Kräfte zwischen den Domänen, die eine Durchbiegung des Materials bewirken, in nahezu zufälliger Verteilung verändert, dh akustisches weißes Rauschen erzeugt.

Die Verluste beim Bewegen einer magnetischen Domänenwand werden durch Risse und Einschlüsse erhöht, die die Grenze der Domäne „feststecken“ und bestimmen, ob das Material ein „harter“ (stark hysteretischer) oder „weicher“ Magnet ist.

Sogar weichmagnetische Materialien haben Verluste bei Magnetismusänderungen, und ein Teil davon ist induzierter elektrischer Strom (Wirbelstrom), der vom spezifischen elektrischen Widerstand und von dB/dt abhängt und daher in leitfähigen Materialien und bei hohen Frequenzen am größten ist. Eisen ist ein effektives Transformatorkernmaterial bei niedriger Frequenz (50 bis 400 Hz), aber nichtleitende Ferrite werden wegen geringer Verluste bei höheren Frequenzen bevorzugt.

Es gibt auch eine kleine dimensionale Signatur für magnetische Änderungen in Ferromagneten (Magnetostriktion genannt), und dies erzeugt jedes Mal, wenn es eine magnetische Änderung gibt, mikroskopische akustische Ereignisse.

Jegliche interne Schallenergie zerfällt durch Umklapp-Streuung bis zum thermischen Gleichgewicht und wird zu Wärme.

Gibt es eine Referenz, die Sie vorschlagen können? @Whit3rd
Tatsächlich sind die akustischen Emissionen im Barkhausen-Rauschen der deutlichste Beweis dafür, dass Phononen entstehen, wenn Domänenwände gleiten.
Was ist der Grund für den Hystereseverlust?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v