Hysteresis

(c) Friedrich Sick
magnet5
Magnetisiert man einen ferromagnetische Werkstoff zum ersten Mal, so folgt die Flussdichte der Neukurve. Dabei fällt auf, dass die Flussdichte schon bei kleiner Feldstärke rasch ansteigt. Das liegt daran, dass sich die ungeordneten Elementarmagnete unter dem elektromagnetischen Feld ausrichten und es mitverstärken. Dieser Effekt nimmt mit zunehmender Feldstärke ab, weil immer weniger Elementarmagnete noch nicht ausgerichtet sind - bis dann die Sättigung erreicht ist, wenn alle ausgerichtet sind.
  • Schaltet man eine einmal magnetisierte Spule wieder ab, so bleibt im Eisenkern ein Restmagnetismus (restliche Flussdichte bei Feldstärke Null - auch Remanenz Br genannt) bestehen, weil ein Großteil der Elementarmagnete sich gegenseitig ausgerichtet hält.
  • Zur Beseitigung der Remanenz ist Energie notwendig! Z.B. indem man eine gegengerichtete Feldstärke (durch Umpolung des Spulenstromes) aufbringt. Fachbegriff: Koerzitivfeldstärke oder einfach Koerzitivkraft Hc
  • Bei Betrieb an Wechselspannung treten durch die bei der Ummagnetisierung notwendigen Koerzitivkräfte Hystereseverluste (auch Eisenverluste genannt) auf. Ein Maß dafür ist der Flächeninhalt der Hysterseschleife des entsprechenden Werkstoffes.
  • Für unterschiedliche Anwendungen werden Werkstoffe mit spezieller Hysteresis legiert.
  • Versuch 1:
    Schalte die Spule eines Schützes über ein Amperemeter an eine stellbare Gleichspannungungsquelle und erhöhe die Spannung, bis das Schütz anzieht. Stelle dann die Spannung langsam zurück bis I=0A.
    Das Schütz fällt nicht ab - es bleibt hängen - weil sich im geschlossenen Eisenkern ein großer Teil der ausgerichteten Elementarmagnete gegenseitig festhalten.
    Versuch 2:
    Pole die Anschlüsse an der Gleichspannungsquelle um und erhöhe die Spannung vorsichtig bis das Schütz abfällt. Beobachte dabei die Stromhöhe.
    Erst bei einer gewissen Stromhöhe in Gegenrichtung fällt das Schütz wieder ab!
    Versuch 3:
    Erhöhe die Spannung - wie bei Versuch 1 - weiter, bis das Schütz wieder anzieht und stelle dann erneut langsam auf Null zurück.
    Das Schütz ist jetzt umgekehrt - negativ - magnetisiert. Es bleibt - wie bei Versuch 1 - Restmagnetismus, der den Anker am Kern festhält!