Şekil 1. (a) daki devrede demir simit üzerine bir sargı yerleştirilmiştir. Sargıdan geçirilen akım demir çekirdeği magnetize edebilmektedir. Devreden geçen akım şiddeti R reostası ile, akımın yönü de S anahtarı ile değiştirilebilmektedir.

            Başlangıçta magnetik alanın yönü +x ekseni yönünde pozitif olacak şekilde akım kaynağının polaritesi belirlenir ve R reostası maksimumu konuma getirilerek devreden minumum akım geçmesi sağlanır. Bu durumda devrede oluşturulan akı da minimumdur. Devreden geçen akım yavaş yavaş arttırılarak magnetik alan şiddetinin giderek artması sağlanırken magnetik akı yoğunlukları saptanır. Bu eylem sırasında eğrinin (oa) kolu elde edilir. B satürasyona

                               Şekil 1. (a)- Magnetik histeresizin incelenmesi için devre.

                                                  (b)- Magnetik histeresiz çevrimi.

ulaştığında (a noktası) akım yavaş yavaş azaltılarak sıfıra yaklaştırılır. Bu aşamada eğrinini (ab) kolu elde edilir. Görüleceği gibi eğri akım yükselirken izlediği oa yolunu izlememektedir. Ayrıca magnetik alan şiddeti sıfır yapıldığında sistemde sonlu değerde magnetik akı yoğunluğu ölçülebilmektedir. Demir çekirdek üzerinde kalan bu magnetik etkiye ARTIK MIKNATISLIK denir. Bunun giderilebilmesi için mmk'inin (magnetik alanın) yönü değiştirilmelidir.

            Bunu gerçekleştirmek üzere devreden geçen akımın yönü değiştirilir ve akım şiddeti yeniden arttırılırsa magnetizasyon eğrisnin (bc) kısmı elde edilir ve belirli bir -H değerinde artık mıknatıslık ortadan kalkarak B sıfır olur. Magnetik alan şiddeti arttırılmaya devam edilirse eğri (cd) yolunu izleyerek satürasyona ulaşır. Magnetik alanın ve magnetik akı yoğunluğunun bu değerleri, pozitif akım yönü kullanıldığında elde edilen, değerlerin aynısıdır. Bu andan sonra magnetik alan şiddetiazaltılırsa eğri (de) yolunu izler ve H sıfır olmasına rağmen demir çekirdek üzerinde -B gibi bir artık mıknatıslık kalır. Akımın yönü tekrar değiştirilir ve alan şiddeti arttırılmaya başlanırsa magnetizasyon eğrisinin (ef) kısmı oluşur ve artık mıknatıslık ortadan kalkar. Alanın arttırılmaya devam edilmesi ile (fa) eğri parçası elde edilir ve magnetik çevrim tamamlanır.

            Magnetomotor kuvvet çevrimin her tekrarında magnetik akı yoğunluğunda da tekrarlanan bu çevrime MAGNETİK HİSTERESİZ ÇEVRİMİveya kısaca hİsteresİzdenir.

            Histeresiz çevrimin büyüklüğü magnetik materyelin doğasına ve onda oluşturulabilen maksimum akı yoğunluğuna bağlıdır. Artık mıknatıslığın büyüklüğü dolayısıyla çevrim altında kalan alan da maksimum akı yoğunluğunun büyüklüğüne bağlıdır.

            Yumuşak demir, levha çelik, perminvar, hipernik gibi materyeller oldukça dar histeresiz çevrimine sahip olup elektrik makinalarının yapımında; sert çelik, krom çeliği, aluminyum, kobalt ve nikelden oluşan alaşımlar ile kobalt çeliği geniş histeresiz çevrimine sahiptirler ve magnetlerin yapımında kullanılırlar.

             HİSTERESİZ NEDENİYLE ENERJİ KAYBI

            Eddy akımları ile beraber histeresiz olayı da elektrik makinalarındaki önemli kayıplardan biridir. Bir magnetik devrede enerji depolandığını daha önce görmüştük. Hava gibi magnetik olmayan ortamda magnetik alan oluşturulursa, depolanan enerjinin tamamı, alan kaldırıldığında elektrik devresine geri döner. Alan demir, çelik veya magnetize edilebilen magnetik materyel içinde oluşturulmuş ise bir miktar enerji malzemede  ısı enerjisi biçiminde harcanır ve alan kaldırıldığında enerjinin tamamı değil bir kısmı devreye geri döner. Kalan kısmı yine magnetik malzemede ısı enerjisi biçiminde harcanır ve alan kaldırılıdığında enerjinin tamamı değil bir kısmı devreye geri döner. Kalan kısmı yine magnetik malzemede ısı enerjisine dönüşür.

            Bu enerji kaybını açıklayabilmek için magnetik malzemenin molekül yapısı göz önüne alınmalıdır. Materyel magnetize olmamış durumda iken yapısındaki atomsal veya molekülsel mikro magnetlerin yönleri gelişi güzel (random) dağılmıştır. Bu durumda toplam magnetik moment sıfır olduğundan malzeme   magnetik     özellik     göstermez .   Ancak  ,   magnetizasyon       kuvveti

uygulandığında mikro magnetler magnetik alan yönünde yönelmeye ve kuvvet çizgileri ile parelel durum almaya çalışırlar. Bu yönlenme moleküler sürtünme ile engellenmeye çalışır. Magnetik alanın yükseltilmesi ile yenilmeye çalışılan bu sürtünme kuvvetine karşı yapılan iş histeresiz enerji kaybı biçiminde ortaya çıkar ve ısı enerjisine dönüşür.

            Magnetizasyon kuvveti küçültülürken mikro magnetlerin kutupları arasındaki çekme ve itme kuvvetleri bunların başlangıç durumlarına dönmelerini sağlamaya çalışır, ancak molekülsel sürtünme kuvvetleri bu kez de buna engel olmaya çalışır ve yine sürtünme enerjisi ısı enerjisine dönüşür.

            Bu arada mikro magnetler arasındaki sürtünme kuvvetleri atom veya moleküllerin başlangıçtaki özgün durumlarına dönmelerine engel olduğundan, magnetize edilebilen malzemede, bir miktar mıknatıslık kaybolmadan kalır. Dolayısıyla artık mıknatıslığa özgün durumlarına dönmeyip, yönlenmiş olarak kalan mikro magnetler neden olmaktadır.

            Aynı olaylar histeresiz çevrimin sonraki aşamalarında da oluştuğundan önemli enerji kaybı ortaya çıkar. Bir histeresiz çevrimi sırasında ısı enerjisine dönüşerek kayıp enerji niteliği kazanan enerji miktarının histeresiz çevrimi altında kalan alan ile orantılı olduğu gösterilebilir.

            Verilen bir malzeme için histeresiz çevrimi altında kalan alanın, dolayısıyla çevrim başına kaybolan enerjinin maksimum akı yoğunluğunun 1,6 ıncı kuvveti ile orantılı olduğu STEINMETZ tarafından gösterilmiştir. Steeinmetz'e göre belirli bir B_mak için çevrim başına enerji kaybı malzemenin cinsine bağlıdır. Malzeme periyodik olarak magnetize demagnetize edilirse her periyoda enerji kaybı tekrarlanacağından kayıp enerji miktarı çevrimin tekrarlanma frekansına da bağlı olacaktır. Dolayısıyla bir magnetik malzemede meydana gelen histeresiz kaybı,

                                               P_his = k_h.f.B_mak W/m³

şeklinde ifade edilebilir. Burada k_h materyelin cinsine, hacmine ve akı yoğunluğunun birimine bağlı bir sabittir.

Bu değer:

                                               permaloy                   5.10.^-7

                                               dökme demir             6.10^-5

                                               levha çelik                4.10^-6

için  mertebesindedir.

B_mak’un üs değeri 1,6 olarak deneysel yoldan belirlenmiş olmakla beraber bu değer yüksek akılarda değişmekte ve 2,5 e kadar çıkabilmektedir.