Histerezis Nedir?

Fiziksel ya da kimyasal bir olayın gelişmesindeki gecikme. Magnetik histerezis ve dielektrik histerezis olarak ikiye ayrılır. Magnetik histerezis, magnetik bir alana yerleş­tirildiğinde, hem içinde bulundukları alandan, hem de daha önceki magne­tik hallerinden kaynaklanan bir mık­natıslanma gösteren, ferromagnetik cisimleri ilgilendirir. Dielektrik histe­rezisse, bir elektrik alanına yerleştiri­len bir dielektriğin polarma değişimi­ne bağlıdır.

Magnetik Histerezis

Doğru akım tarafından katedilen bir bobin içine bir yumuşak demir çekir­deği yerleştirildiğinde, bu cisim mık­natıslanır ve sözgelimi küçük demir taneciklerini, küçük çivileri kendine çekebilir; akım kesildiğinde bunlar düşer. Yumuşak demirin kazandığı mıknatıslanmanın geçici olduğu söylenir. Buna karşılık, yumuşak demir yerine su verilmiş çelikten bir çubuk kullanıldığında, akım kesildikten sonra bile küçük çivilerin bu çekim etkisi altında kaldıkları gözlenir; bu durumda, su verilen çelik, mıknatıs­lanmasını korur ve böylece “sürekli” bir mıknatıs elde edilir.

MAGNETİK İNDÜKLENME. Bu sonuçları açıklamak için, bobin içinden akım geçtiğinde, magnetik bir alan elde edildiğini anımsamak gerekir. Bu bobin içinde havadan magne­tik indüklenmenin H =NI/I çarpımıyla orantılı olan bir B şiddeti vardır; burada N bobinin içerdiği sarmal sayısı, 1 bobin uzunluğu ve I akım şiddetidir. H büyüklüğüne, mıknatıslayıcı alan adı verilir. Bir demir çekirdeği alana yerleştirildiğinde, demirdeki indüklenmenin B şiddeti, B₀’dan çok yüksektir. B, H ile birlikte değişir, ama bu durumda iki büyüklük birbiriyle orantılı değildir.

HİSTEREZİS ÇEVRİMİ Kullanılan ferromagnetik malzeme hiçbir mık­natıslanmanın etkisinde kalmamış­sa, birinci mıknatıslanma eğrisi adı verilen bir OA eğrisi elde edilir (Çiz.1); magnetik alanın belli bir +Hm değeri aşılırsa, çekirdekteki B indük- lenmesinin kesin biçimde sabit kal­dığı gözlenir; bu durum, malzemedeki magnetik bir doyuma denk düşer [A noktası (+Hm;B_m)]. Ardından bobin­deki I şiddeti azaltılarak,H da düşü­rülürse, elde edilen eğrinin ilk eğriyle çakışmadığı gözlenir ve B indüklenmesinin azalmasına karşın eğri, H artış halindeyken elde edilen değerle­rin üstünde kalır. Bu olay, Warburg tarafından bulunan ve histerezis adı verilen, malzemenin mıknatıslayıcı alandaki bir değişime gösterdiği direnç olarak tanımlanan, mıknatıslığın giderilmesindeki gecikmedir. Bu mıknatıslayıcı alan ortadan kaldırıl­dığında (1= 0 için),çekirdekte belli bir Brindüklenmesinin sürdüğü gözlenir ve artık mıknatıslanma adı verilen de bu indüklenmedir. Daha sonra bobin­de ki akımın yönü, dolayısıyla da magnetik uyarılmanın yönü değiştiri­lirse, çekirdekteki B indüklenmesinin, mıknatıslayıcı alanın belli bir -H_c de­ğeri için sıfır olduğu gözlenir: B indüklenmesini sıfır olmaya zorlayan bu mıknatıslayıcı alana gidergen alan adı verilir. H’ı -Hm ‘ye kadar değiş­tirme sürdürülür ve sonra +Hm ‘ye gelinirse, histerezis çevrimi adı veri­len kapalı bir eğri elde edilir: Yumu­şak demirde önemli bir artık indük­lenme ve çok zayıf bir gidergen alan oluşur. Buna karşılık, çelik için oldukça zayıf bir artık indüklenme ve yüksek bir gidergen alan söz konusu­dur, bu nedenle mıknatıslanması kolay giderilmez. Bir çeliğe manga­nez, krom, tungsten, vb. katılması, bunun gidergen alanını artırır; bu nedenle sürekli mıknatıslar tungstenli, kobaltlı, alüminyumlu çelik­ten ve ferritten yapılır.

Alüminyum(% 8-15), nikel (% 14-30), kobalt (% 5-24) ve bazen bakır ile titan içeren alaşımlardan da yararla­nılır.

Ayrıca, histerezis çevriminin tanın­ması, dalgalı bir indüklenme uygula­nan malzemelerdeki ısı yitimlerinin de saptanmasını sağlar; bu yitimler histerezis çevriminin alanıyla orantı­lıdır ve makinelerde söz konusu yitimleri sınırlandırmak için, en dar histerezis çevrimli malzemeler (% 2-5 silisyum içeren çelik) kullanılır.

DİELEKTRİK HİSTEREZİS

Bir dielektrikte görülen histerezisi anlamak için P polarma vektörü modülünün, dielektriğin bir nokta­sında, cismin yerleştirildiği E elek­trik alanına bağlı olarak değişimi incelenir. Genellikle, modülü birbi­rine karşıt +Em ve -E_m değerleri ara­sında değişen bir elektrik alanı göz önüne alınır ve elde edilen P(E) eğrisi kapalı olur. Buna da histerezis çev­rimi adı verilir (Çiz.2). Bu çevrimin alanı, malzemedeki elektrik enerjisi yitimine denk düşer ve bir ısı açığa çıkışıyla da kendini gösterir. Bu ısı açığa çıkışı, elektrik alanı dalgalı olduğunda artar ve buna denk düşen enerji dielektrik yitimlerini oluştu­rur. Çoğunlukla zararlı olan bu olay, oluşan ısının dielektriğin kendi kütle­sinde ortaya çıkmasından dolayı, bazı malzemelerin ısıtılması için ilgi çekici uygulama alanları oluşturmuş­tur.

Hadi Paylaş!