Qu'est-ce que l'hystérésis ?

Dans le noyau de tout électroaimant, une fois le courant coupé, une partie des propriétés magnétiques, appelée magnétisme résiduel, est toujours préservée. L'amplitude du magnétisme résiduel dépend des propriétés du matériau du noyau et atteint une valeur plus élevée pour l'acier trempé et inférieure pour le fer doux.

Cependant, quelle que soit la douceur du fer, le magnétisme résiduel aura toujours un certain effet si, selon les conditions de fonctionnement de l'appareil, il est nécessaire de magnétiser son noyau, c'est-à-dire de le démagnétiser à zéro et de le magnétiser dans le sens opposé.

En fait, à chaque changement de sens du courant dans la bobine de l'électroaimant, il est nécessaire (en raison de la présence de magnétisme résiduel dans le noyau) de démagnétiser d'abord le noyau, et ce n'est qu'ensuite qu'il peut être magnétisé dans un nouveau direction. Cela nécessiterait un certain flux magnétique dans la direction opposée.

En d'autres termes, la modification de l'aimantation du noyau (induction magnétique) est toujours en retard sur les modifications correspondantes du flux magnétique (intensité du champ magnétique), créé par la bobine.

Ce décalage de l'induction magnétique par rapport à l'intensité du champ magnétique s'appelle l'hystérésis... A chaque nouvelle aimantation du noyau, afin de détruire son magnétisme résiduel, il faut agir sur le noyau avec un flux magnétique à l'opposé direction.

En pratique, cela signifiera dépenser une partie de l'énergie électrique pour surmonter la force coercitive, ce qui rend difficile la rotation des aimants moléculaires vers une nouvelle position. L'énergie dépensée pour cela est libérée dans le fer sous forme de chaleur et représente des pertes d'inversion de magnétisation ou, comme on l'appelle, une perte d'hystérésis.

Sur la base de ce qui précède, le fer soumis à une inversion continue de la magnétisation dans un certain appareil (noyaux d'induit de générateurs et de moteurs électriques, noyaux de transformateur) doit toujours être sélectionné doux, avec une très petite force coercitive. Cela permet de réduire les pertes dues à l'hystérésis et ainsi d'augmenter le rendement d'une machine ou d'un appareil électrique.

Boucle d'hystérésis

Boucle d'hystérésis - une courbe illustrant l'évolution de la dépendance de l'aimantation à l'intensité du champ externe. Plus la surface de la boucle est grande, plus vous avez de travail à faire pour inverser l'aimantation.

Imaginons un simple électroaimant avec un noyau de fer. Exécutons-le à travers un cycle de magnétisation complet, pour lequel nous changerons le courant de magnétisation de zéro à la valeur Ω dans les directions du papier peint.

Moment initial : le courant est nul, le fer n'est pas aimanté, l'induction magnétique B = 0.

1ère partie : aimantation en changeant le courant de 0 à une valeur de — + Ω.L'induction dans le noyau de fer va d'abord augmenter rapidement, puis plus lentement. À la fin de l'opération, au point A, le fer est tellement saturé de lignes de force magnétiques qu'une augmentation supplémentaire du courant (sur + OM) peut donner les résultats les plus insignifiants. L'opération de magnétisation peut donc être considérée comme terminée.

L'aimantation à saturation signifie que les aimants moléculaires du noyau, qui au début du processus d'aimantation étaient dans un état complet puis seulement dans un désordre partiel, sont presque tous maintenant disposés en rangées ordonnées, les pôles nord d'un côté, les pôles sud de l'autre. l'autre, pourquoi avons-nous maintenant la polarité nord à une extrémité du noyau et le sud à l'autre.

2ème partie : affaiblissement du magnétisme dû à la réduction du courant de + OM à 0 et démagnétisation complète au courant — OD. L'induction magnétique changeant le long de la courbe AC ​​atteindra la valeur de OC, alors que le courant sera déjà nul. Cette induction magnétique est appelée magnétisme résiduel ou induction magnétique résiduelle. Pour détruire, pour une démagnétisation complète, donc, il faut donner un courant inverse à l'électroaimant et l'amener à une valeur correspondant à l'ordonnée OD sur le dessin.

3ème partie : aimantation inverse en changeant le courant de — OD à — OM1. L'induction magnétique augmentant le long de la courbe DE atteindra le point E correspondant au moment de saturation.

4ème partie : affaiblissement du magnétisme en réduisant progressivement le courant de — OM1, à zéro (magnétisme résiduel OF) et démagnétisation subséquente en changeant le sens du courant et en l'amenant à la valeur + OH.

Cinquième partie : aimantation correspondant au processus de la première partie, amenant l'induction magnétique de zéro à + MA en changeant le courant de + OH à + OM.

N Lorsque le courant de démagnétisation diminue jusqu'à zéro, tous les aimants élémentaires ou moléculaires ne reviennent pas à leur état désordonné précédent, mais certains d'entre eux conservent leur position correspondant à la dernière direction d'aimantation. Ce phénomène de retard ou de rétention du magnétisme est appelé hystérésis.