Energia magnetyczna

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][2].

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

gdzie: (BH)max – maksymalna energia magnetyczna, μ0 – stała magnetyczna[3], Mr – remanencja magnetyzacji.

Najwyższe znane wartości energii magnetycznej, teoretycznie do 512 kJ/m3, wykazują magnesy neodymowe Nd2Fe14B a także Fe3B-Nd.

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[4].

PrzypisyEdytuj

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