O fenômeno da densidade do fluxo B que fica atrás da força magnetizante H num material magnético é conhecido como Histerese Magnética. A palavra Histerese é derivada da palavra grega Hysterein que significa atraso.
Em outras palavras, quando o material magnético é magnetizado primeiro numa direcção e depois na outra direcção, completando um ciclo de magnetização, verifica-se que a densidade do fluxo B fica atrás da força de magnetização aplicada H.
Existem vários tipos de materiais magnéticos tais como paramagnéticos, diamagnéticos, ferromagnéticos, ferromagnéticos e antiferromagnéticos. Os materiais ferromagnéticos são os principais responsáveis pela geração do ciclo de histerese.
Quando o campo magnético não é aplicado o material ferromagnético comporta-se como um material paramagnético. Isto significa que na fase inicial o dipolo do material ferromagnético não é alinhado, eles são colocados aleatoriamente.
Assim que o campo magnético é aplicado ao material ferromagnético, seus momentos dipolo se alinham em uma determinada direção como mostrado na figura acima, resultando em um campo magnético muito mais forte.
Conteúdo:
- Magnetismo Residual
- Força Coerciva
- Material MagnéticoSoft
- Material Magnético Duro
- Aplicações da Histerese Magnética
Para compreender o fenómeno da histerese magnética, considere um anel de material magnético enrolado uniformemente com solenóide. O solenóide é conectado a uma fonte DC através de um interruptor reversível de duplo pólo (D.P.D.T.) como mostrado na figura abaixo:
Inicialmente, o interruptor está na posição 1. Ao diminuir o valor de R o valor da corrente no solenóide aumenta gradualmente resultando num aumento gradual da intensidade de campo H, a densidade do fluxo também aumenta até atingir o ponto de saturação a e a curva obtida é ‘oa’. A saturação ocorre quando ao aumentar a corrente, o momento dipolo ou as moléculas do material magnético se alinham em uma direção.
Agora ao diminuir a corrente no solenóide para zero a força magnetizante é gradualmente reduzida a zero. Mas o valor da densidade do fluxo não será zero porque ainda tem o valor ‘ob’ quando H=0, então a curva obtida é ‘ab’ como mostra a figura abaixo. Este valor ‘ob’ de densidade do fluxo é devido ao magnetismo residual.
Magnetismo residual
O valor da densidade do fluxo ob retido pelo material magnético é chamado magnetismo residual, e o poder de retenção é conhecido como Retentividade do material.
Agora a desmagnetizar o anel magnético, a posição do interruptor reversível D.P.D.T é alterada para a posição 2 e assim, o sentido do fluxo da corrente no solenóide é invertido resultando em força magnetizante inversa H.
Quando H é aumentado no sentido inverso, a densidade do fluxo começa a diminuir e torna-se zero (B=0) e a curva mostrada acima segue o caminho bc. O magnetismo residual do material é removido pela aplicação da força magnetizante conhecida como força Coerciva na direção oposta.
Força Coerciva
O valor da força magnetizante oc necessária para eliminar o magnetismo ob residual é chamada força Coerciva mostrada pela cor rosa na curva de histerese mostrada acima.
Agora para completar o laço de histerese a força magnetizante H é aumentada na direção inversa até atingir o ponto de saturação d, mas na direção negativa, a curva traça o caminho cd. O valor de H é reduzido a zero H=0 e a curva obtém o caminho de, onde oe é magnetismo residual quando a curva está no sentido negativo.
A posição do comutador é novamente alterada para 1 da posição 2 e a corrente no solenóide é novamente aumentada como feito no processo de magnetização e devido a isto H é aumentada no sentido positivo traçando o caminho como ‘efa’, e finalmente, o laço de histerese é completado. Na curva novamente ‘de’ está a força magnetizante, também conhecida como força Coerciva necessária para remover o magnetismo residual ‘oe’.
Aqui a força Coerciva total necessária para limpar o magnetismo residual em um ciclo completo é denotada por ‘cf’. Da discussão acima, fica claro que a densidade do fluxo B sempre fica atrás da força magnetizante H. Daí que o loop ‘abcdefa’ seja chamado de loop Histerese Magnética ou Curva de Histerese.
Histerese Magnética resulta na dissipação da energia desperdiçada na forma de calor. A energia desperdiçada é proporcional à área do laço de histerese magnética. Existem principalmente dois tipos de material magnético, material magnético macio e material magnético duro.
Material magnético macio
Material magnético macio tem um laço de histerese magnética estreito como mostra a figura abaixo que tem uma pequena quantidade de energia dissipada. Eles são feitos de material como ferro, aço silício, etc.
- É usado nos dispositivos que requerem campos magnéticos alternados.
- Tem uma baixa coercividade.
- Baixa magnetização
- Baixa retentividade
Material magnético duro
O material magnético duro tem um laço de histerese mais largo como mostra a figura abaixo e resulta numa grande quantidade de dissipação de energia e o processo de desmagnetização é mais difícil de conseguir.
- De alta retentividade
- Alta coercividade
- Alta saturação
Aplicações de histerese magnética
- Material magnético com um laço de histerese mais largo é usado em dispositivos como a fita magnética, disco rígido, cartões de crédito, gravações de áudio, uma vez que a sua memória não é facilmente apagada.
- Materiais magnéticos com um laço de histerese estreito são usados como eletroímãs, solenóides, transformadores e relés que requerem mínima dissipação de energia.