تتميز المواد المغناطيسية الدائمة بخاصيتين رئيسيتين: الأولى هي قدرتها على التمغنط بقوة تحت تأثير مجال مغناطيسي خارجي، والثانية هي التخلف المغناطيسي، أي أنها تحتفظ بتمغنطها حتى بعد إزالة المجال المغناطيسي الخارجي. ويمكن وصف العلاقة بين تغير المجال المغناطيسي الخارجي وتغير مغناطيسية المغناطيس الدائم بمنحنيين، هما منحنى التخلف المغناطيسي (منحنى BH) ومنحنى إزالة المغنطة الذاتية (منحنى JH).
حلقة التخلف
عندما يتغير المجال المغناطيسي بالترتيب Hs → Hc → o → – Hc → – Hs → – Hc → o → Hc → Hs، يتغير الحث المغناطيسي المقابل B على طول المنحنى المغلق s-hcsHCS، والذي يسمى منحنى B~H (حلقة التخلف المغناطيسي).
1. منحنى المغنطة الأولي
يشير الصفر في الشكل إلى أن المادة المغناطيسية الصلبة تكون في حالة حياد مغناطيسي قبل التمغنط، أي أن B = H = 0. عندما يزداد المجال المغناطيسي H من الصفر، يزداد الحث المغناطيسي B ببطء، ثم يزداد B بسرعة مع H، ثم يزداد B ببطء مرة أخرى. عندما يزداد H إلى HS، يصل B إلى قيمة التشبع BS. يُسمى هذا المنحنى المتقطع منحنى التمغنط الأولي.
2. التخلف
عندما يتناقص المجال المغناطيسي تدريجيًا من HS إلى الصفر، لا يعود الحث المغناطيسي B إلى النقطة “0” على طول منحنى المغنطة الأولي، بل يتناقص على طول منحنى جديد آخر ab. بمقارنة الخطين oa و ab، نلاحظ أن h و b يتناقصان تبعًا لذلك، لكن تغير B يتأخر عن تغير H. تُسمى هذه الظاهرة بالتخلف المغناطيسي. السمة المميزة للتخلف المغناطيسي هي أنه عندما h = 0، لا يكون B صفرًا، بل يحتفظ بمغناطيسية متبقية br.
3. منحنى إزالة المغناطيسية
عندما يتغير المجال المغناطيسي العكسي تدريجيًا من 0 إلى -Hc، ينخفض الحث المغناطيسي B إلى الصفر، مما يشير إلى أنه لإزالة المغناطيسية المتبقية، يجب تطبيق مجال مغناطيسي عكسي. يُطلق على HC اسم الإكراه المغناطيسي، وهو يعكس قدرة المادة المغناطيسية على الحفاظ على حالة المغناطيسية المتبقية، ويُطلق على الخط BC اسم منحنى إزالة المغناطيسية.
منحنى إزالة المغناطيسية الذاتية
عندما يؤدي تغير المجال المغناطيسي الخارجي H إلى تغير الحث المغناطيسي B، يتغير الاستقطاب المغناطيسي J أيضًا. يمكننا استخدام منحنى J~H لوصف العلاقة بينهما. هذا المنحنى يعكس الخصائص المغناطيسية الذاتية لمواد المغناطيس الدائم، ويُسمى منحنى إزالة المغنطة الذاتية. عندما يكون الاستقطاب المغناطيسي J على منحنى إزالة المغنطة الذاتية مساويًا للصفر، تُسمى شدة المجال المغناطيسي المقابلة بالإكراه الذاتي Hcj.
1. نقطة الركبة Hk
من الشكل، يتضح بسهولة أنه مع ازدياد المجال المغناطيسي الخارجي المعاكس، يتناقص الاستقطاب المغناطيسي للمغناطيس ببطء شديد، ولكن عندما يتجاوز المجال المغناطيسي الخارجي قيمة معينة، يتناقص الاستقطاب المغناطيسي بسرعة. عمومًا، تُسمى النقطة Ji = 0.9Br على منحنى إزالة المغنطة بنقطة الانحناء أو نقطة الركبة، ويُرمز للمجال المغناطيسي المقابل لها بـ HK، والمعروف أيضًا باسم إكراه الركبة. عندما يتجاوز المجال المغناطيسي الخارجي قيمة HK، يفقد المغناطيس كفاءته بشكل لا رجعة فيه، وهذا هو سبب أهمية قيمة HK.
2. استقامة منحنى إزالة المغنطة Q
نستخدم نسبة HK إلى Hcj (Hk/Hcj) للتعبير عن مدى تربيع منحنى إزالة المغنطة Q. تتراوح قيمة Q بين 0 و1. كلما اقتربت قيمة Q من 1، اقترب منحنى إزالة المغنطة من التربيع. عمومًا، نعتبر المنتجات التي تزيد قيمة تربيعها عن 0.9 منتجات مطابقة للمواصفات.
3. منحنيات إزالة المغنطة عند درجات حرارة مختلفة
بشكل عام، توفر شركات تصنيع مواد المغناطيس الدائم منحنيات إزالة المغناطيسية لمختلف العلامات التجارية للمنتجات عند درجات حرارة مختلفة، كما هو موضح في الشكل أدناه. قد يبدو الأمر معقدًا، لكن الفكرة الأساسية هي عرض منحنيات إزالة المغناطيسية المتعددة والمنحنيات الذاتية على رسم بياني واحد.
