Magnetic Hysteresis   자기 이력, 자기 히스테리시스

1. 자기 이력 (Magnetic Hysteresis) 현상

  ㅇ 강자성체 물질에서 중요 특징임
     - 외부 인가 자기장(H)에 반응하는 자속밀도(B)의 변화에서, 
     - 비선형적인 이력(잔존) 특성을 보임
        . 즉, 외부 자기장을 제거해도, 원래로 되돌아가지 않고, 일정 자화량이 잔존함
        . 이는, 자기 영역들이 정렬된 후에도 쉽게 원래 상태로 돌아가지 않으므로 발생함


2. 자기 이력 현상의 특징

  ㅇ 통상, 
     - 자상체의 자화는, 외부 자기장에 단순 비례한다고 가정하나,
        . (선형,등방성,균일 물질에서의 자화 특성 : M = χmH)
     - 강자성체의 경우는, 그렇지 않음

  ㅇ 강자성체의 자화는,
     - 초기에는 비교적 서서히 증가하나, (O-P1 구간)
        . 외부 자기장과 함께, 자속밀도도 증가함 
     - 어떤 한계를 넘으면 급격히 증가함 (P1-P2 구간)
     - 그후로도 계속되는 자기장 증가는, (P2-P3 구간)
        . 더이상 자속밀도를 증가시키지 않고, 자기포화됨 
     - 결국, 최대 자속밀도인 Bm인, 자기포화 점 P3점에 도달 함
     - 그후 자기장을 제거하여도, 그 즉시로는 자화가 사라지지 않고,
     - 잔류 자속밀도 Br가 남게되는데, 
        . 이를 잔류자화(Residual 또는 Remanent)라 함
          

  ㅇ 한편, 
     - 모든 자기 재료는, 저마다 고유한 자화 특성 곡선을 갖음


3. 자기 이력 용어

  ㅇ 자기 이력 곡선, B-H 곡선 (Magnetic Hysteresis Curve, Hysteresis Loop)
     - 자기 이력 현상을 나타내는 그래프
        . 외부 인가장 H에 따른 자속밀도 B의 변화 곡선
     - 강자성체의 자기적 특성을 종합적으로 보여줌
        . 특히, 단순히 선형적이지 않음을 보여줌

  ㅇ 자화 곡선, 자화 특성 곡선 (Magnetization Curve)
     - 주로, 위 곡선에서 O-P1-P2-P3 구간
        . P1-P2 구간에서의 기울기가 크면 클수록, 
        . 외부 자계에 자구들이 민감하게 반응하며, 자화가 잘되는 자기재료 임

  ㅇ 자기 포화 (Magnetic Saturation)
     - 강자성체에서 가능한 최대 자화

  ㅇ 잔류 자기 / 잔류 자계 / 잔류 자속 / 잔류 자화
       (Residual Field, Residual Flux, Residual Magnetism, Remanence)
     - 위 그림에서 O - Br
        . 이때의 자속을 0 으로 하려면, 보자력을 반대 방향으로 인가 필요

  ㅇ 보자력 (Coercive Force, Coercive Magnetomotive Force, Coercivity)
     - 잔류 자화를 없애는 데 필요한 역방향 자기장
        . 외부 자장 H = 0 에서 잔류 자속밀도 Br를 0 이 될 때까지, 
        . 역방향으로 인가할 필요가 있는 자장의 크기
     - 즉, 잔류 자화를 없애기 위해 필요한 외부 자기장의 크기
        . 잔류 자기의 안정도의 척도가 됨
        . 영구자석의 경우(경 자성재료)에는 클수록 좋으나, 
          고 투자율 재료(연 자성재료)의 경우에는 작을수록 좋음

  ㅇ 자기 이력 (Magnetic Hysteresis)
     - 자기장 제거시에도 가역적인 P3-P2-P1-O 구간을 따르지 않음
     - 즉, 자화의 상태 B가 현재의 자계 H에 따라 일의적(단일 값)으로 정해지지
       않고 현재의 상태에 이르기까지의 이력에 따라 달라지는 비선형적 현상

  ㅇ 에너지 손실 면적
     - 자기 이력 곡선 (B-H 곡선)의 넓이는 자성체의 에너지 손실을 의미
        . 자성 재료에서 외부 자기장을 변화시키면, 자성 재료 내 에너지 손실이 발생하는데, 
        . 이는 이력 곡선의 면적으로 표현됨