Từ trễ

Từ trễ (tiếng Anh: magnetic hysteresis) là hiện tượng bất thuận nghịch giữa quá trình từ hóa và đảo từ ở các vật liệu sắt từ do khả năng giữ lại từ tính của các vật liệu sắt từ. Hiện tượng từ trễ là một đặc trưng quan trọng và dễ thấy nhất ở các chất sắt từ.
Khi lõi thép bị từ hoá bởi từ trường ngoài, triệt tiêu từ trường ngoài, trong lõi thép vẫn còn tồn tại từ trường, gọi là "từ dư"
Khi lõi thép có từ dư, ta áp từ trường ngoài có chiều ngược với chiều của từ dư và độ lớn bằng B, khi đó từ trường lõi thép bị triệt tiêu. Khi đó, B được gọi là "từ trường kháng từ"
Đường cong kín hay "chu trình từ trễ" của một chất diễn tả sự phụ thuộc của sự từ hoá trong chất đó vào từ trường ngoài
Hiện tượng từ trễ được biểu hiện thông qua đường cong từ trễ (Từ độ - từ trường, M(H) hay Cảm ứng từ - Từ trường, B(H)), được mô tả như sau: sau khi từ hóa một vật sắt từ đến một từ trường bất kỳ, nếu ta giảm dần từ trường và quay lại theo chiều ngược, thì nó không quay trở về đường cong từ hóa ban đầu nữa, mà đi theo đường khác. Và nếu ta đảo từ theo một chu trình kín (từ chiều này sang chiều kia), thì ta sẽ có một đường cong kín gọi là đường cong từ trễ hay chu trình từ trễ. Tính chất từ trễ là một tính chất nội tại đặc trưng của các vật liệu sắt từ, và hiện tượng trễ biểu hiện khả năng từ tính của các chất sắt từ.
Các cơ chế.
Nguyên nhân cơ bản của hiện tượng từ trễ là sự tương tác giữa các mômen từ có tác dụng ngăn cản các mômen từ bị quay theo từ trường. Có nhiều cơ chế khác nhau tạo nên hiện tượng từ trễ, tạo nên các hình dạng đường cong từ trễ khác nhau:
Phương pháp đo.
Nguyên tắc chung của phép đo từ trễ là đo sự biến đổi của mômen từ hoặc cảm ứng từ theo sự thay đổi của từ trường. Từ trường đặt vào được biến đổi theo một chu trình (từ giá trị 0 đến giá trị cực đại, sau đó giảm dần và đổi chiều đến từ trường ngược hướng, và lại đảo trở lại giá trị cực đại ban đầu). Có thể đo đường cong từ trễ bằng các phương pháp:
Ứng dụng.
Các vật liệu từ có tính chất từ trễ cao có thể được sử dụng để chế tạo nam châm vĩnh cửu. Khi đặt vật liệu này trong từ trường mạnh, sẽ xuất hiện từ độ mạnh trong vật liệu, và sau khi bỏ từ trường ngoài đi, vật liệu vẫn giữ từ độ mạnh này, và thể hiện như nam châm vĩnh cửu.
Hiện tượng từ trễ có thể làm một số rơle từ không kịp nhả kết nối ngay sau khi từ trường bị ngắt. Đây cũng là hiện tượng quan trọng cần xét tới khi thiết kế thiết bị lưu trữ dữ liệu bằng vật liệu từ (như băng từ, ổ đĩa cứng của máy tính). Trong các vật liệu này, dữ liệu bao gồm các bit 0 và 1 được ứng với chiều mômen từ hướng lên hoặc xuống của các vùng trên vật liệu. Để thay đổi giá trị một ô nhớ, cần áp dụng một từ trường ngoài vào nó. Hiện tượng từ trễ khiến cho chúng ta cần biết chính xác giá trị hiện có của ô nhớ này để tìm ra từ trường phù hợp. Để tránh phức tạp hóa vấn đề, nhiều hệ thống sẽ ghi đè lên ô nhớ một giá trị biết trước, trong một quá trình gọi là làm lệch băng từ.
Vật liệu từ trễ khi đặt trong từ trường biến thiên sẽ tiêu thụ năng lượng của từ trường ngoài (với mật độ tiêu thụ chính bằng diện tích đường cong từ trễ), biến nó thành nhiệt năng và bị nóng lên. Đây có thể là hiệu ứng không mong muốn trong nhiều ứng dụng, và ở những ứng dụng này, cần chọn vật liệu có tổn hao năng lượng trễ nhỏ.