კოერციტიული ძალა

ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -  

                        კოერციტიული ძალა

ჰისტერეზის მარყუჟების ოჯახი მარცვლებზე ორიენტირებული ელექტრო ფოლადისთვის, რბილი მაგნიტური მასალისთვის. BR აღნიშნავს შეკავებას და HC არის იძულება. რაც უფრო ფართოა გარე მარყუჟი, მით უფრო მაღალია იძულება. მარყუჟებზე მოძრაობა არის საათის ისრის საწინააღმდეგოდ.

იძულება, რომელსაც ასევე უწოდებენ მაგნიტურ იძულებას, იძულებითი ველის ან იძულებითი ძალას, არის ფერომაგნიტური მასალის უნარის გაუძლო გარე მაგნიტურ ველს დემაგნიტიზაციის გარეშე. იძულებითი მოქმედება ჩვეულებრივ იზომება ერსტირებული ან ამპერ/მეტრიანი ერთეულებით და აღინიშნება HC.

ელექტროტექნიკისა და მასალების მეცნიერების ანალოგიური თვისება, ელექტრული იძულება, არის ფეროელექტრული მასალის უნარი გაუძლოს გარე ელექტრულ ველს დეპოლარიზაციის გარეშე.

ფერომაგნიტურ მასალებს, რომლებსაც აქვთ მაღალი ზეწოლა, ეწოდება მაგნიტურად მძიმე და გამოიყენება მუდმივი მაგნიტების დასამზადებლად. მასალები დაბალი იძულებით, მაგნიტურად რბილია. ეს უკანასკნელი გამოიყენება ტრანსფორმატორისა და ინდუქტორის ბირთვებში, ჩამწერ თავებში, მიკროტალღურ მოწყობილობებში და მაგნიტურ დაცვაში.

განმარტებები

სხვადასხვა იძულების გრაფიკული განსაზღვრა ნაკადის წინააღმდეგ ველის ჰისტერეზის მრუდში (B-H მრუდი), ჰიპოთეტური მყარი მაგნიტური მასალისთვის.

ფერომაგნიტურ მასალაში იძულება არის გამოყენებული მაგნიტური ველის (H ველის) ინტენსივობა, რომელიც საჭიროა ამ მასალის დემაგნიტიზაციისთვის, მას შემდეგ, რაც ნიმუშის მაგნიტიზაცია ძლიერი ველის გაჯერებამდე მიიყვანს. ეს დემაგნიტიზებელი ველი გამოიყენება ორიგინალური გაჯერების ველის საპირისპიროდ. თუმცა, არსებობს იძულების განსხვავებული განმარტებები, იმისდა მიხედვით, თუ რა ითვლება "დემაგნიტიზებულად", ამიტომ შიშველი ტერმინი "იძულება" შეიძლება იყოს ორაზროვანი:

ნორმალური იძულება, HCn, არის H ველი, რომელიც საჭიროა მაგნიტური ნაკადის (საშუალო B ველი მასალის შიგნით) ნულამდე შესამცირებლად.

შინაგანი იძულება, HCi, არის H ველი, რომელიც საჭიროა მაგნიტიზაციის (საშუალო M ველი მასალის შიგნით) ნულამდე შესამცირებლად.

რემანენტული იძულება, HCr, არის H ველი, რომელიც საჭიროა რემანენტის ნულამდე დასაყვანად, რაც იმას ნიშნავს, რომ როდესაც H ველი საბოლოოდ დაბრუნდება ნულამდე, მაშინ B და M ასევე დაეცემა ნულამდე (მასალა აღწევს საწყისს ჰისტერეზის მრუდში). 

განსხვავება ნორმალურ და შინაგან იძულებას შორის უმნიშვნელოა რბილ მაგნიტურ მასალებში, თუმცა ის შეიძლება იყოს მნიშვნელოვანი მძიმე მაგნიტურ მასალებში. უძლიერესი იშვიათი დედამიწის მაგნიტები თითქმის არ კარგავენ მაგნიტიზაციას HCn-ზე.

ექსპერიმენტული განსაზღვრა

იძულების ეკვივალენტური განმარტებები მაგნიტიზაციის წინააღმდეგ ველის (M-H) მრუდის თვალსაზრისით, იგივე მაგნიტისთვის.

როგორც წესი, მაგნიტური მასალის იძულება განისაზღვრება მაგნიტური ჰისტერეზის მარყუჟის გაზომვით, რომელსაც ასევე უწოდებენ მაგნიტიზაციის მრუდი, როგორც ეს ნაჩვენებია ზემოთ მოცემულ ფიგურაში. მოწყობილობა, რომელიც გამოიყენება მონაცემების მისაღებად, არის როგორც წესი, ვიბრაციული ნიმუშის ან ალტერნატიული გრადიენტის მაგნიტომეტრი. გამოყენებული ველი, სადაც მონაცემთა ხაზი კვეთს ნულს, არის იძულება. თუ ნიმუშში არის ანტიფერომაგნიტი, მზარდი და კლებადი ველებში გაზომილი იძულება შეიძლება იყოს არათანაბარი გაცვლის მიკერძოების ეფექტის შედეგად.

მასალის იძულება დამოკიდებულია დროის მასშტაბზე, რომელზედაც იზომება მაგნიტიზაციის მრუდი. მასალის მაგნიტიზაცია, რომელიც იზომება შებრუნებულ ველზე, რომელიც ნომინალურად უფრო მცირეა, ვიდრე იძულება, შეიძლება, დიდი ხნის განმავლობაში, ნელ-ნელა ნულამდე მოდუნდეს. რელაქსაცია ხდება მაშინ, როდესაც დომენის კედლის მოძრაობით მაგნიტიზაციის შეცვლა თერმულად გააქტიურებულია და დომინირებს მაგნიტური სიბლანტე. მაღალ სიხშირეებზე იძულების მზარდი მნიშვნელობა სერიოზული დაბრკოლებაა მონაცემთა სიჩქარის გაზრდისთვის მაღალი გამტარიანობის მაგნიტურ ჩანაწერში, რასაც ემატება ის ფაქტი, რომ შენახვის სიმკვრივის გაზრდა, როგორც წესი, მოითხოვს უფრო მაღალ იძულებას მედიაში.

ზოგიერთი მაგნიტური მასალის იძულება

მატერიალური იძულება

(კა/მ)

სუპერმალოი

(16Fe:79Ni:5Mo) 0.0002

პერმალოი (Fe:4Ni) 0,0008–0,08

რკინის ფილები (0,9995 წონა) 0,004–37,4 

ელექტრო ფოლადი (11Fe:Si) 0.032–0.072

ნედლი რკინა (1896) 0.16

ნიკელი (0,99 wt) 0,056-23 

ფერიტის მაგნიტი

(ZnxFeNi1−xO3) 1.2-16

2Fe:Co, [10] რკინის ბოძი 19

კობალტი (0.99 wt) 0.8-72 

ალნიკო 30–150

დისკის ჩამწერი საშუალება

(Cr:Co:Pt) 140

ნეოდიმი მაგნიტი (NdFeB) 800–950

12Fe:13Pt (Fe48Pt52) ≥980

?(Dy,Nb,Ga(Co):2Nd:14Fe:B) 2040–2090

სამარიუმ-კობალტის მაგნიტი

(2Sm:17Fe:3N; 10 K) <40–2800

სამარიუმ-კობალტის მაგნიტი 3200

იხ. ვიდეო - Измерение коэрцитивной силы электротехнической стали 10895

თეორია

იძულებით ველზე, ფერომაგნიტის მაგნიტიზაციის ვექტორული კომპონენტი, რომელიც იზომება გამოყენებული ველის მიმართულების გასწვრივ, არის ნული. არსებობს მაგნიტიზაციის შებრუნების ორი ძირითადი რეჟიმი: ერთი დომენის როტაცია და დომენის კედლის მოძრაობა. როდესაც მასალის დამაგნიტიზაცია იცვლება ბრუნვით, მაგნიტიზაციის კომპონენტი გამოყენებული ველის გასწვრივ ნულის ტოლია, რადგან ვექტორი მიმართულია გამოყენებული ველის მიმართ ორთოგონალური. როდესაც მაგნიტიზაცია იცვლება დომენის კედლის მოძრაობით, წმინდა მაგნიტიზაცია მცირეა ყველა ვექტორის მიმართულებით, რადგან ყველა ცალკეული დომენის მომენტები ჯამდება ნულამდე. მაგნიტიზაციის მრუდები, სადაც დომინირებს ბრუნვა და მაგნიტოკრისტალური ანიზოტროპია, გვხვდება შედარებით სრულყოფილ მაგნიტურ მასალებში, რომლებიც გამოიყენება ფუნდამენტურ კვლევებში. დომენის კედლის მოძრაობა არის უფრო მნიშვნელოვანი შებრუნების მექანიზმი რეალურ საინჟინრო მასალებში, რადგან დეფექტები, როგორიცაა მარცვლეულის საზღვრები და მინარევები, ემსახურება როგორც ბირთვების ადგილებს შებრუნებული მაგნიტიზაციის დომენებისთვის. დომენის კედლების როლი იძულების დადგენაში რთულია, რადგან დეფექტებმა შესაძლოა დომენის კედლები დაამაგროს მათ ბირთვის გარდა. დომენის კედლების დინამიკა ფერომაგნიტებში მსგავსია მარცვლის საზღვრებისა და პლასტიურობისა მეტალურგიაში, რადგან დომენის კედლებიც და მარცვლის საზღვრებიც არის პლანტური დეფექტები.

მნიშვნელობა

როგორც ნებისმიერი ისტერიული პროცესის დროს, მაგნიტიზაციის მრუდის არეალი ერთი ციკლის განმავლობაში წარმოადგენს სამუშაოს, რომელიც შესრულებულია მასალაზე გარე ველის მიერ მაგნიტიზაციის შებრუნებისას და გამოიყოფა სითბოს სახით. მაგნიტურ მასალებში გავრცელებული დაშლის პროცესები მოიცავს მაგნიტოსტრიქციას და დომენის კედლის მოძრაობას. იძულება არის მაგნიტური ჰისტერეზის ხარისხის საზომი და, შესაბამისად, ახასიათებს რბილი მაგნიტური მასალების დაკარგვას მათი საერთო გამოყენებისთვის.

გაჯერების რემანენტობა და იძულება მყარი მაგნიტების დამსახურებაა, თუმცა მაქსიმალური ენერგეტიკული პროდუქტი ასევე ჩვეულებრივ ციტირებულია. 1980-იან წლებში შეიქმნა იშვიათი დედამიწის მაგნიტები მაღალი ენერგეტიკული პროდუქტებით, მაგრამ არასასურველი დაბალი კური ტემპერატურით. 1990-იანი წლებიდან შეიქმნა ახალი გაცვლითი ზამბარის მყარი მაგნიტები მაღალი იძულებით.

იხ. ვიდეო - Coercivity & retentivity (Permanent & electromagnets) | Magnetism & matter | Physics | Khan Academy