Energia magnetyczna

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Energia magnetyczna magnesu (czerwona krzywa), obliczona jako iloczyn indukcji magnetycznej B i natężenia pola magnetycznego H dla krzywej odmagnesowania (niebieska krzywa) przechodzącej przez punkty remanencji Br i koercji BHC. Punkty Ba i Ha wyznaczają optymalny punkt pracy magnesu dla którego energia magnetyczna przyjmuje maksimum

Energia magnetyczna wyraża wartość chwilowej energii magnetostatycznej zgromadzonej w materiale magnetycznym. Energia magnetyczna jest iloczynem lokalnej indukcji magnetycznej B i natężenia pola magnetycznego H, a jej jednostką jest J/m3 (dżul na metr sześcienny)[1].

Energia magnetyczna wzrasta ze wzrostem koercji i remanencji, ale nigdy nie przekroczy pewnej wartości granicznej:

gdzie: (BH)max – maksymalna energia magnetyczna, μ0 – stała magnetyczna[2], Mr – remanencja magnetyzacji.

Wartości maksymalnej energii magnetycznej dla silnych magnesów neodymowych przekraczają 500 kJ/m3. Niemniej jednak, teoretycznie możliwe jest wykonanie nowej generacji magnesów anizotropowych zbudowanych ze szkieletu magnetycznie twardego z wbudowanymi ziarnami magnetycznie miękkimi. W przypadku takiego materiału równanie na maksymalną energię magnetyczną ma postać:

gdzie: Mm, Mt – odpowiednio namagnesowania nasycenia fazy magnetycznie miękkiej i twardej, Kt – współczynnik anizotropii magnetycznej fazy magnetycznie twardej.

Obliczenia teoretyczne wykazują, że maksymalna wartość energii magnetycznej osiągalna przy użyciu obecnie dostępnych materiałów wynosiłaby ponad 1000 kJ/m3, niemniej jednak wykonanie takich magnesów nie jest jeszcze obecnie możliwe z uwagi na bariery technologiczne[3].

Najwyższe znane wartości energii magnetycznej o teoretycznej wartości do 512 kJ/m3 wykazują magnesy na bazie pierwiastków ziem rzadkich Nd2Fe14B oraz Fe3B-Nd.

Przypisy

  1. M. Soiński, Materiały magnetyczne w technice, Biblioteka Centralnego Ośrodka Szkolenia i Wydawnictw SEP, Polska, 2001, str. 83
  2. dawniej nazywana przenikalnością magnetyczną próżni
  3. M. Leonowicz, J.J. Wysłocki, Współczesne magnesy, technologie, mechanizmy koercji, zastosowania, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, Polska, 2005, str. 127