Wirbelstrom vs. Hysterese: Unterschied und Vergleich

Wirbelströme entstehen durch elektromagnetische Induktion und können vorteilhaft oder unerwünscht sein, beispielsweise in Transformatoren. Hysterese ist das Phänomen, bei dem ein Material aufgrund der Ausrichtung magnetischer Domänen einen Teil seiner Magnetisierung behält, nachdem es einem Magnetfeld ausgesetzt wurde.

Key Take Away

1. Wirbelströme sind induzierte Zirkulationsströme innerhalb eines Leiters, der einem variierenden Magnetfeld ausgesetzt ist, wodurch Energieverlust in Form von Wärme verursacht wird.
2. Hysterese bezieht sich auf die Verzögerung in der magnetischen Reaktion eines Materials, wenn es einem magnetischen Wechselfeld ausgesetzt wird, was ebenfalls zu einem Energieverlust in Form von Wärme führt.
3. Wirbelstromverluste können durch die Verwendung von Blechpaketen minimiert werden, während Hystereseverluste durch die Verwendung von Materialien mit niedriger Koerzitivfeldstärke reduziert werden können.

Was ist Wirbelstrom?

Wirbelströme sind elektrische Ströme, die in leitfähigen Materialien wie Metallen durch ein sich änderndes Magnetfeld induziert werden. Ein statisches oder zeitlich veränderliches Magnetfeld, wie z. B. ein Wechselstrom (AC), kann ein sich änderndes Magnetfeld erzeugen. Wirbelströme entstehen in einem Leiter, wenn sich der magnetische Fluss durch seinen Querschnitt ändert. Wirbelströme werden üblicherweise in Metalldetektoren verwendet, wo ein sich änderndes Magnetfeld verwendet wird, um Metalle zu erkennen. Sie werden auch in einigen Elektromotoren verwendet, beispielsweise in den Wicklungen von Induktionsmotoren und Transformatoren.

Wirbelströme werden durch das Faradaysche Induktionsgesetz verursacht, das zeigt, dass ein sich änderndes Magnetfeld einen elektrischen Strom in einem nahegelegenen Leiter erzeugt. Ein statisches oder zeitvariables Magnetfeld kann ein sich änderndes Magnetfeld erzeugen, wie z. B. einen Wechselstrom (AC).

Wenn sich das Magnetfeld um einen Leiter herum ändert, werden im Leiter Wirbelströme erzeugt. Diese Wirbelströme erzeugen ein eigenes Magnetfeld, das dem ursprünglichen sich ändernden Magnetfeld entgegenwirkt. Dieser Widerstand ist als Lenz-Gesetz bekannt und bildet die Grundlage der Wirbelstrombremsung, bei der Wirbelströme zum Abbremsen eines Motors verwendet werden.

Wirbelströme sind elektrische Ströme, die in leitfähigen Materialien durch ein sich änderndes Magnetfeld induziert werden und in Metalldetektoren verwendet werden, wo ein sich änderndes Magnetfeld verwendet wird, um Metalle zu erkennen.

Was ist Hysterese?

Hysterese ist ein Phänomen, das auftritt, wenn der Ausgang eines Systems nicht proportional zu seinem Eingang ist, sondern hinterherhinkt. Es erscheint in verschiedenen Techniken, wie mechanisch, elektrisch und magnetisch. Dies ist eine Folge des Speichers oder der Historie des Systems und kann zu einer Zeitverzögerung zwischen der Eingabe und Ausgabe des Systems führen.

In einem mechanischen System tritt eine Hysterese auf, wenn der Ausgang eines Systems nicht auf seinen ursprünglichen Wert zurückkehrt, nachdem der Eingang entfernt wurde. Beispielsweise kann ein Metallstab nach dem Biegen und Loslassen in seine ursprüngliche Form zurückkehren. Der Betrag, um den er gedreht wurde, verbleibt jedoch im Metall, wodurch der Stab eine Erinnerung an die ursprüngliche Eingabe behält, die als elastische Hysterese bekannt ist.  

In einem elektrischen System tritt eine Hysterese auf, wenn der Ausgang eines Systems aufgrund der Kapazität oder Induktivität des Systems, die Energie speichert und eine Zeitverzögerung zwischen dem Eingang und dem Ausgang verursachen kann, nicht auf seinen ursprünglichen Wert zurückkehrt, nachdem der Eingang entfernt wurde bekannt als magnetische Hysterese.  

In einem magnetischen System tritt Hysterese auf, wenn die magnetischen Domänen des Materials in eine bestimmte Richtung ausgerichtet sind. Die Magnetisierung des Materials, bekannt als magnetische Hysterese, kehrt nach Wegnahme der Eingabe nicht auf ihren ursprünglichen Wert zurück.  

Hysterese kann je nach Anwendung vorteilhaft oder nachteilig sein. Manchmal kann es Energie speichern, beispielsweise in einer Batterie. In anderen Fällen kann es zu Instabilitäten führen und die Leistung eines Systems einschränken.

Unterschied zwischen Wirbelstrom und Hysterese

1. Hysterese wird für die magnetische Speicherspeicherung verwendet, während Wirbelströme für zerstörungsfreie Prüfungen verwendet werden.
2. Im Gegensatz zur Hysterese, die eine Spannung im Magneten erzeugt, erzeugen Wirbelströme eine Spannung im Leiter.
3. Die Hysterese erfordert ein externes Messwerkzeug, während Wirbelströme direkt gemessen werden können.
4. Hysterese wird zur Leistungsregelung eingesetzt, während Wirbelströme für Sensoranwendungen verwendet werden.
5. Ein schwankendes Magnetfeld verursacht Wirbelströme, aber ein angelegtes Magnetfeld weist eine Hysterese auf.

Vergleich zwischen Wirbelstrom und Hysterese

Vergleichsparameter	Wirbelstrom	Hysterese
Produziert von	Induktion eines Magnetfeldes.	Wechselndes Magnetfeld.
Verwendet für	Sensing-Anwendungen.	Stromschalter.
Gewöhnt an	Kleine Änderungen in Magnetfeldern.	Signifikante Änderungen der Magnetfelder.
Verlassen Sie sich auf	Ändern des Magnetfelds, um einen Strom zu erzeugen.	Angewandtes Feld, um einen Strom zu haben.
Induziert	Dirigenten	Magnete

Literaturhinweise

1. Theorie der Wirbelstrominversion: Journal of Applied Physics: Band 73, Nr. 2 (scitation.org)
2. Systeme mit Hysterese – Mark A. Krasnosel'skii, Aleksei V. Pokrovskii – Google Books