Er zijn hysteresis magnetisch, ferro-elektrisch, dynamisch, elastisch. Het wordt ook gevonden in biologie, bodemkunde, economie. Bovendien is de essentie van deze definitie bijna hetzelfde. Maar het artikel zal zich concentreren op het magnetische, je zult meer leren over dit fenomeen, waar het van afhangt en wanneer het zich manifesteert. Dit fenomeen wordt bestudeerd aan universiteiten met een technische focus, het is niet opgenomen in het schoolcurriculum, dus niet iedereen weet ervan.
Hysterese magnetisch
Dit is een onomkeerbare en dubbelzinnige afhankelijkheid van de magnetisatie-index van een stof (en dit zijn in de regel magnetisch geordende ferromagneten) van een extern magnetisch veld. In dit geval verandert het veld voortdurend - afnemend of toenemend. De algemene reden voor het bestaan van hysterese is de aanwezigheid van een onstabiele toestand en een stabiele toestand op het minimum van de thermodynamische potentiaal, en er zijn ook onomkeerbare overgangen daartussen. Hysterese is ook een manifestatie van een eerste-orde magnetische oriëntatiefaseovergang. Met hen vinden overgangen van de ene fase naar de andere plaats vanwege metastabiele toestanden. Het kenmerk is een grafiek, die de "hysteresislus" wordt genoemd. Soms wordt het ook wel de "magnetisatiecurve" genoemd.
Hysteresislus
Op de grafiek van M versus H zie je:
- Vanuit de nultoestand, waarbij M=0 en H=0, met een toename in H, groeit M ook.
- Wanneer het veld toeneemt, wordt de magnetisatie bijna constant en gelijk aan de verzadigingswaarde.
- Wanneer H afneemt, treedt de tegenovergestelde verandering op, maar wanneer H=0, zal de magnetisatie M niet gelijk zijn aan nul. Deze verandering is te zien aan de demagnetisatiecurve. En wanneer H=0, neemt M een waarde aan die gelijk is aan de restmagnetisatie.
- Als H toeneemt in het bereik –Hm… +Hm, verandert de magnetisatie langs de derde curve.
- Alle drie de curven die de processen beschrijven, zijn met elkaar verbonden en vormen een soort lus. Zij is het die het fenomeen hysterese beschrijft - de processen van magnetisatie en demagnetisatie.
Magnetisatie-energie
Een lus wordt als asymmetrisch beschouwd in het geval dat de maxima van het H1-veld, die in de omgekeerde en voorwaartse richting worden toegepast, niet hetzelfde zijn. Hierboven is een lus beschreven, die kenmerkend is voor een langzaam magnetisatie-omkeringsproces. Met hen worden quasi-evenwichtsrelaties tussen de waarden van H en M behouden. Het is noodzakelijk om aandacht te besteden aan het feit datdat M tijdens magnetisatie of demagnetisatie achterblijft bij H. En dit leidt ertoe dat alle energie die door het ferromagnetische materiaal wordt verkregen tijdens magnetisatie niet volledig wordt overgedragen tijdens de demagnetisatiecyclus. En dit verschil gaat helemaal in de verwarming van de ferromagneet. En de magnetische hysteresislus blijkt in dit geval asymmetrisch te zijn.
Lussenvorm
De vorm van de lus hangt af van vele parameters - magnetisatie, veldsterkte, de aanwezigheid van verliezen, enz. De chemische samenstelling van de ferromagneet, zijn structurele toestand, temperatuur, de aard en verdeling van defecten, de aanwezigheid van verwerking (thermisch, thermomagnetisch, mechanisch). Daarom kan de hysterese van ferromagneten worden veranderd door de materialen te onderwerpen aan mechanische bewerking. Dit verandert alle eigenschappen van het materiaal.
Hystereseverlies
Tijdens de dynamische hermagnetisatie van een ferromagneet door een wisselend magnetisch veld, worden verliezen waargenomen. Bovendien vormen ze slechts een klein deel van de totale magnetische verliezen. Als de lussen dezelfde hoogte hebben (dezelfde maximale magnetisatiewaarde M), is de lus van het dynamische type breder dan de statische. Dit komt doordat bij alle verliezen nieuwe verliezen worden opgeteld. Dit zijn dynamische verliezen, ze worden meestal geassocieerd met wervelstroom, magnetische viscositeit. Samengevat worden behoorlijk significante hystereseverliezen verkregen.
Een-domein ferromagneten
BAls de deeltjes verschillende groottes hebben, vindt het rotatieproces plaats. Dit gebeurt omdat de vorming van nieuwe domeinen uit energieoogpunt ongunstig is. Maar het proces van deeltjesrotatie wordt belemmerd door anisotropie (magnetisch). Het kan een andere oorsprong hebben - gevormd worden in het kristal zelf, ontstaan door elastische spanning, enz.). Maar juist met behulp van deze anisotropie wordt de magnetisatie vastgehouden door het interne veld. Het wordt ook wel het effectieve magnetische anisotropieveld genoemd. En magnetische hysterese ontstaat vanwege het feit dat de magnetisatie in twee richtingen verandert - vooruit en achteruit. Tijdens de hermagnetisering van ferromagneten met één domein treden verschillende sprongen op. De magnetisatievector M draait naar het veld H. Bovendien kan de draai uniform of niet-uniform zijn.
Multi-domein ferromagneten
In hen is de magnetisatiecurve op een vergelijkbare manier opgebouwd, maar de processen zijn anders. Tijdens magnetisatie-omkering verschuiven de domeingrenzen. Daarom kan een van de oorzaken van hysterese de vertraging in grensverschuivingen zijn, evenals onomkeerbare sprongen. Soms (als ferromagneten een vrij groot veld hebben) wordt de magnetische hysterese bepaald door de vertraging in de groei en de vorming van magnetisatie-omkeerkernen. Uit deze kernen wordt de domeinstructuur van ferromagnetische stoffen gevormd.
Hysterese theorie
Er moet rekening mee worden gehouden dat het fenomeen magnetische hysterese ook optreedt wanneer het veld H roteert, en niet alleen wanneer het van teken verandert enmaat. Dit wordt de hysterese van de magnetische rotatie genoemd en komt overeen met een verandering in de richting van de magnetisatie M met een verandering in de richting van het veld H. Het optreden van de hysterese van de magnetische rotatie wordt ook waargenomen wanneer het monster relatief wordt geroteerd naar het vaste veld H.
De magnetisatiecurve kenmerkt ook de magnetische structuur van het domein. De structuur verandert tijdens de passage van magnetisatie- en magnetisatie-omkeringsprocessen. De veranderingen zijn afhankelijk van hoe ver de domeingrenzen verschuiven en van de effecten van een extern magnetisch veld. Absoluut alles dat alle hierboven beschreven processen kan vertragen, brengt ferromagneten in een onstabiele toestand en veroorzaakt magnetische hysterese.
Er moet rekening mee worden gehouden dat de hysterese van veel parameters afhangt. De magnetisatie verandert onder invloed van externe factoren - temperatuur, elastische spanning, daarom treedt hysterese op. In dit geval verschijnt een hysterese niet alleen in de magnetisatie, maar ook in al die eigenschappen waarvan deze afhangt. Zoals hier te zien is, kan het fenomeen hysterese niet alleen worden waargenomen tijdens de magnetisatie van het materiaal, maar ook tijdens andere fysieke processen die er direct of indirect mee samenhangen.
