Съществуват хистерезисни магнитни, фероелектрични, динамични, еластични. Среща се и в биологията, почвознанието, икономиката. Освен това същността на това определение е почти същата. Но статията ще се фокусира върху магнитното, ще научите повече за това явление, от какво зависи и кога се проявява. Това явление се изучава в университети с техническа насоченост, не е включено в училищната програма, така че не всеки знае за него.
Хистерезис магнитен
Това е необратима и двусмислена зависимост на индекса на намагнитване на веществото (а това по правило са магнитно подредени феромагнетици) от външно магнитно поле. В този случай полето непрекъснато се променя - намалява или увеличава. Общата причина за съществуването на хистерезис е наличието на нестабилно състояние и стабилно състояние при минимума на термодинамичния потенциал, а между тях има и необратими преходи. Хистерезисът също е проява на фазов преход на магнитна ориентация от първи ред. При тях преходите от една фаза в друга се случват поради метастабилни състояния. Характеристиката е графика, която се нарича "хистерезисна линия". Понякога се нарича още "крива на намагнитване".
хистерезисна линия
На графиката на M срещу H можете да видите:
- От нулево състояние, при което M=0 и H=0, с увеличаване на H, M също нараства.
- Когато полето се увеличава, намагнитването става почти постоянно и равно на стойността на насищане.
- Когато H намалява, настъпва обратната промяна, но когато H=0, намагнитването M няма да бъде равно на нула. Тази промяна може да се види от кривата на размагнитване. И когато H=0, M придобива стойност, равна на остатъчното намагнитване.
- С увеличаване на H в диапазона –Hm… +Hm, намагнитването се променя по третата крива.
- И трите криви, описващи процесите, са свързани и образуват един вид цикъл. Именно тя описва феномена хистерезис - процесите на намагнитване и размагнитване.
Енергия на намагнитване
Примката се счита за асиметрична в случай, когато максимумите на полето H1, които се прилагат в обратна и напредна посока, не са еднакви. По-горе е описан цикъл, който е характерен за бавен процес на обръщане на намагнитването. При тях се запазват квазиравновесните връзки между стойностите на H и M. Необходимо е да се обърне внимание на факта, чече по време на намагнитване или размагнитване, M изостава от H. И това води до факта, че цялата енергия, която се придобива от феромагнитния материал по време на намагнитване, не се предава напълно по време на цикъла на размагнитване. И тази разлика се отнася изцяло до нагряването на феромагнетика. И веригата на магнитния хистерезис се оказва асиметрична в този случай.
Предкова форма
Формата на контура зависи от много параметри - намагнитване, сила на полето, наличие на загуби и др. Химичният състав на феромагнетика, структурното му състояние, температура, естеството и разпределението на дефектите, наличието на обработка (термична, термомагнитна, механична). Следователно, хистерезисът на феромагнетиците може да бъде променен чрез подлагане на материалите на механична обработка. Това променя всички характеристики на материала.
Загуба на хистерезис
По време на динамичното премагнитване на феромагнит чрез променливо магнитно поле се наблюдават загуби. Освен това те съставляват само малка част от общите магнитни загуби. Ако контурите имат една и съща височина (същата максимална стойност на намагнитване M), цикълът от динамичен тип е по-широк от статичния. Това се дължи на факта, че към всички загуби се добавят нови загуби. Това са динамични загуби, те обикновено са свързани с вихров ток, магнитен вискозитет. В обобщение се получават доста значителни загуби от хистерезис.
Феромагнити с един домейн
BАко частиците имат различни размери, протича процесът на въртене. Това се случва, защото образуването на нови домейни е неблагоприятно от енергийна гледна точка. Но процесът на въртене на частиците е възпрепятстван от анизотропията (магнитна). Тя може да има различен произход – да се образува в самия кристал, да възникне поради еластично напрежение и др.). Но именно с помощта на тази анизотропия намагнитването се задържа от вътрешното поле. Нарича се още ефективно поле на магнитна анизотропия. И магнитният хистерезис възниква поради факта, че намагнитването се променя в две посоки - напред и назад. По време на ремагнетизирането на еднодомейни феромагнетици се случват няколко скока. Векторът на намагнитване M се обръща към полето H. Освен това завоят може да бъде равномерен или неравномерен.
Феромагнити с няколко домейна
При тях кривата на намагнитване е изградена по подобен начин, но процесите са различни. По време на обръщане на намагнитването, границите на домейна се изместват. Следователно, една от причините за хистерезис може да бъде забавянето на изместването на границите, както и необратими скокове. Понякога (ако феромагнитите имат доста голямо поле) магнитният хистерезис се определя от забавянето на растежа и образуването на ядра за обръщане на намагнитването. Именно от тези ядра се формира домейн структурата на феромагнитните вещества.
Теория на хистерезиса
Трябва да се има предвид, че феноменът на магнитния хистерезис се появява и при въртене на полето H, а не само при промяна на знака иразмер. Това се нарича хистерезис на магнитното въртене и съответства на промяна в посоката на намагнитване M с промяна в посоката на полето H. Появата на хистерезис на магнитното въртене се наблюдава и при завъртане на пробата относително към фиксираното поле H.
Кривата на намагнитване също така характеризира магнитната структура на домейна. Структурата се променя при преминаването на процесите на намагнитване и обръщане на намагнитването. Промените зависят от това колко далеч се изместват границите на домейна и от ефектите на външно магнитно поле. Абсолютно всичко, което може да забави всички процеси, описани по-горе, поставя феромагнитите в нестабилно състояние и причинява магнитен хистерезис.
Трябва да се има предвид, че хистерезисът зависи от много параметри. Намагнитването се променя под въздействието на външни фактори - температура, еластично напрежение, следователно възниква хистерезис. В този случай се появява хистерезис не само в намагнитването, но и във всички онези свойства, от които зависи. Както се вижда от тук, феноменът хистерезис може да се наблюдава не само по време на намагнитването на материала, но и по време на други физически процеси, свързани пряко или косвено с него.
