Manyetizasyon Eğrisi Nedir?

Manyetik dipollerin aynı yönde dizilmesi malzemeye mıknatıslık özelliği katmaktadır. Peki, bu mıknatıslık etkisini oluşturan manyetik alanı ortadan kaldırırsak ne olur? İşte B-H eğrileri tam olarak bunula alakalıdır. Gelin yazımızda beraber inceleyelim.

A- A+

25.12.2018 tarihli yazı 14227 kez okunmuştur.

Manyetizasyon Mıknatıslanma Manyeti Alan Manyetik Dipol

Bir malzemeye uygulanan manyetik alan o malzemede manyetik dipollerin hizalanmasını sağlayacaktır fakat uygulanan alan kaldırıldıktan sonra malzemenin dipollerin yönünün ne ölçüde değişeceği yani malzemenin mıknatıslık özelliğini ne ölçüde koruyacağı o malzemeye ilişkin B-H eğrisi üzerinden okunabilir.

Şekil-1: B – H Eğrisi ve 4 Kısmı

►İlginizi Çekebilir: Manyetik Alanın Tanımı ve Özellikleri

Hm ile belirtilen kısım malzemeye uygulanan maksimum alan şiddetinin verir ve dikey eksenden karşılığı olan Bm ise o malzemenin en fazla oluşturabileceği manyetik alanı belirtir ve bu iki değerin kesiştiği nokta doyum noktası olarak adlandırılır.

Bm=Bsat

Aynı eşitlik eğrinin 3. Bölgesi için de geçerlidir. Tek fark manyetik dipollerin birbirine zıt bir şekilde hizalanmalarıdır.

Uygulanan manyetik alan tıpkı bir sinüs eğrisi gibi sıfırdan maksimuma ve maksimumdan tekrar sıfıra düşürüldüğü takdirde oluşan eğrinin bir öncekinden farklı olduğu görürlür. Uygulanan alan şiddeti “0” olduğu anda eğrinin dikey ekeseni kestiği nokta üzerinde okunan manyetik alan değeri Br kalıcı mıknatısiyet olarak adlandırılır. Bu değer bize bu malzemenin dışarıdan herhangi bir manyetik alan uygulanmadan sadece kendi manyetik alanının oluşturabileceği maksimum değeri verir.

Şekil-2: B – H Eğrisinde ve Kalıcı Mıknatıslık Değeri

Gerçek B-H Eğrisi

Manyetik malzemelerin B-H eğrileri 2 aşamalı olarak verilir. Bunlar normal gerçek manyetik eğrilerdir. Normal manyetik eğri malzemenin manyetik devrede kullanılırken esas alınacağı ve yük eğrilerinin kendilerine göre belirlendiği B-H eğrileridir. Bununla beraber zıt manyetik alanın mıknatısın dahi içinden geçebileceği seviyedeki bir koersif kuvvet başka bir B-H eğrisi karakteristiği ortaya çıkarır. Bu eğriye de Gerçek B-H Eğrisi denir. Malzemenin koersifliği bu eğriye bakılarak okunur.

Şekil-3:Normal ve Gerçek B – H Eğrileri

►İlginizi Çekebilir: Mıknatıslanma ve Manyetizma

Koersif Kuvvet Nedir?

Br değerinin malzemenin manyetik alan değeri olduğundan bahsetmiştik. Peki bu değer sıfırdan belirli bir değere getirilebiliyorsa acaba bu değerden tekrar “0”a getirilebilir mi? Bu sorunun cevabı B-H(Hysterisis) eğrisinin 2. Bölgesindedir.

Maddeye mıknatıslık özelliği kazandırmak için en başta dışarıdan uygulanan manyetik alan bu sefer ters bir polarite ile aynı malzemeye uygulanır ve bunun bir sonucu olarak malzeme içerisindeki manyetik dipoller ilk bulundukları konumun etkisinden çıkmaya başlarlar ta ki manyetik dipollerin tamamının verdiği moment “0” oluncaya kadar.

Şekil-4:Mıknatıslığın Karşıt Bir Alan ile Bozulması

Eğrinin 2.bölgede yatay ekseni kestiği nokta Hc olarak adlandırılır ve koersif kuvvet olarak bilinir. Koersif kuvvet bir manyetik malzemedeki artık mıknatıslık etkisini yok etmek yani maddeyi tamamen demanyetize etmek için uygulanması gereken manyetik alan şiddetidir. Yumuşak mıknatıslar için bu kuvvet küçük sürekli mıknatıslar için koersif kuvvet çok büyüktür.

Şekil-5:Koersif Kuvvetin B – H Eğrisi Üzerinde Gösterimi

Curie Sıcaklığı

Herhangi bir manyetik malzemenin tamamen demagnetize olması için tek yol maddeye ters yönde bir manyetik alan uygulamak değildir. Bilindiği üzere maddeler ısındıkça moleküller ve dolayısıyla atomlar da enerjilerindeki artış sebebi ile ısınmadan önceki durumlarından daha hareketli olurlar. Curie sıcaklığı genellikle bir mıknatısın etiketinde yazılı bulunan maksimum sıcaklık değeri ile karıştırılır. Bu ikisi arasındaki farkı daha rahat anlayabilmek için öncelikle manyetik malzemelerde yaşanan tersinir (reversible) kayıp ile tersinmez (irreversible) kayıptan bahsedelim.

Şekil-6:Malzemeler Göre Farklı Sıcaklık Değerleri

►İlginizi Çekebilir: Elektromanyetik Alan Gerçeği

Tersinir Kayıplar

Tersinir kayıplar malzemede demagnetizasyona sebep olan durumların giderilmesiyle malzemenin eski manyetik özelliklerini geri kazandığı durumdur. Isınan her manyetik malzeme manyetik özelliğini yavaş yavaş kaybeder. Örneğin oda sıcaklığında manyetik akı yoğunluğu B=1.8 T(Tesla) olan bir manyetik malzeme 80 dereceye kadar ısınınca yeni manyetik akı yoğunluğu B=1.5 T olsun. Malzeme 20 dereceye kadar soğutulursa manyetik akı yoğunluğu tekrar 1.8 T’ya çıkar.

Şekil-7:Tersinir Kayıp Eğrisi

Tersinmez Kayıplar

Tersinmez kayıplar tahmin edebileceğiniz gibi uygulanan etki ortadan kaldırıldığında mıknatısın kaybettiği alan büyüklüğünün tamamını geri kazanamamasıdır. Mıknatısın bazı kesimler artık kalıcı olarak demanyetize olmuştur ve bu kısımlar artık mıknatısın toplam manyetik alanına herhangi bir katkıda bulunamayacak olan manyetik dipollerden oluşur.

Şekil-8:Tersinmez Kayıp Eğrisi

►İlginizi Çekebilir:Demir Kayıpları

Asıl konumuza dönecek olursak bir manyetik malzeme için belirlenen maksimum işletme sıcaklığı veya Tmax ile etiketinde belirtilen değer o mıknatısın tersinmez kayıplar yaşamaya başlayacağı minimum sıcaklık değeridir ve bu değer her zaman Curie sıcaklığından küçüktür.

Şekil-9:Maksimum Çalışma Sıcaklığı ve Curie Sıcaklığı Karşılaştırması

Curie sıcaklığı ise aynı malzemenin etiketinden yazılan Tmax değerinin çok daha üzerinde bir ısıya maruz kalması sonucu yapısında bulunan bütün manyetik dipollerin toplam manyetik alana sağladıkları katkı 0 olduğu andaki sıcaklık değeridir. Curie sıcaklığına ulaşan bir madde artık tamamen demanyetize olmuştur ve hiçbir mıknatıslık özelliği sergileyemez.