Postoje histerezne magnetne, feroelektrične, dinamičke, elastične. Također se nalazi u biologiji, znanosti o tlu, ekonomiji. Štoviše, bit ove definicije gotovo je ista. Ali članak će se usredotočiti na magnetsko, saznat ćete više o ovom fenomenu, o čemu ovisi i kada se manifestira. Ovaj se fenomen proučava na sveučilištima s tehničkim fokusom, nije uključen u školski kurikulum, pa ne znaju svi za njega.
Magnetska histereza
Ovo je nepovratna i dvosmislena ovisnost indeksa magnetizacije tvari (a to su u pravilu magnetski uređeni feromagneti) o vanjskom magnetskom polju. U ovom slučaju, polje se stalno mijenja - smanjuje se ili povećava. Opći razlog postojanja histereze je prisutnost nestabilnog stanja i stabilnog stanja na minimumu termodinamičkog potencijala, a između njih postoje i nepovratni prijelazi. Histereza je također manifestacija magnetskog orijentacijskog faznog prijelaza prvog reda. Kod njih dolazi do prijelaza iz jedne faze u drugu zbog metastabilnih stanja. Karakteristika je graf, koji se naziva "histerezna petlja". Ponekad se naziva i "krivulja magnetizacije".
Histerezna petlja
Na grafikonu M naspram H možete vidjeti:
- Iz nultog stanja, u kojem je M=0 i H=0, s povećanjem H, M također raste.
- Kada se polje poveća, magnetizacija postaje gotovo konstantna i jednaka vrijednosti zasićenja.
- Kada se H smanjuje, događa se suprotna promjena, ali kada je H=0, magnetizacija M neće biti jednaka nuli. Ova promjena se može vidjeti iz krivulje demagnetizacije. A kada je H=0, M poprima vrijednost jednaku preostaloj magnetizaciji.
- Kako se H povećava u rasponu –Hm… +Hm, magnetizacija se mijenja duž treće krivulje.
- Sve tri krivulje koje opisuju procese povezane su i tvore svojevrsnu petlju. Ona je ta koja opisuje fenomen histereze - procese magnetizacije i demagnetizacije.
Energija magnetizacije
Petlja se smatra asimetričnom u slučaju kada maksimumi polja H1, koji se primjenjuju u obrnutom i naprijed smjeru, nisu isti. Gore je opisana petlja koja je karakteristična za spor proces preokreta magnetizacije. Kod njih se čuvaju kvaziravnotežni odnosi između vrijednosti H i M. Potrebno je obratiti pozornost na činjenicu dada tijekom magnetizacije ili demagnetizacije M zaostaje za H. A to dovodi do toga da se sva energija koju feromagnetski materijal dobije tijekom magnetiziranja ne prenosi u potpunosti tijekom ciklusa demagnetizacije. A ta razlika ide sve u zagrijavanje feromagneta. A petlja magnetske histereze u ovom slučaju ispada asimetrična.
oblik petlje
Oblik petlje ovisi o mnogim parametrima - magnetiziranosti, jakosti polja, prisutnosti gubitaka itd. Kemijski sastav feromagneta, njegovo strukturno stanje, temperatura, priroda i raspodjela defekata, prisutnost obrada (toplinska, termomagnetska, mehanička). Stoga se histereza feromagneta može promijeniti podvrgavanjem materijala mehaničkoj obradi. Time se mijenjaju sve karakteristike materijala.
gubitak histereze
Tijekom dinamičke remagnetizacije feromagneta izmjeničnim magnetskim poljem uočavaju se gubici. Štoviše, oni čine samo mali dio ukupnih magnetskih gubitaka. Ako petlje imaju istu visinu (istu maksimalnu vrijednost magnetizacije M), petlja dinamičkog tipa je šira od statičke. To je zbog činjenice da se na sve gubitke dodaju novi gubici. To su dinamički gubici, obično su povezani s vrtložnim strujama, magnetskom viskoznošću. Sve u svemu, dobivaju se prilično značajni gubici histereze.
Feromagneti s jednom domenom
BAko čestice imaju različite veličine, odvija se proces rotacije. To se događa jer je stvaranje novih domena nepovoljno s energetskog stajališta. Ali proces rotacije čestica ometa anizotropija (magnetska). Može imati različito podrijetlo - nastati u samom kristalu, nastati uslijed elastičnog naprezanja itd.). Ali upravo uz pomoć te anizotropije magnetizaciju drži unutarnje polje. Naziva se i efektivno polje magnetske anizotropije. A magnetska histereza nastaje zbog činjenice da se magnetizacija mijenja u dva smjera - naprijed i natrag. Tijekom remagnetizacije jednodomenih feromagneta dolazi do nekoliko skokova. Vektor magnetizacije M okreće se prema polju H. Štoviše, zavoj može biti ujednačen ili neujednačen.
Feromagneti s više domena
U njima je krivulja magnetizacije izgrađena na sličan način, ali su procesi drugačiji. Tijekom preokretanja magnetizacije, granice domene se pomiču. Stoga jedan od uzroka histereze može biti kašnjenje u pomacima granica, kao i nepovratni skokovi. Ponekad (ako feromagneti imaju prilično veliko polje), magnetska histereza je određena kašnjenjem rasta i stvaranjem jezgri preokreta magnetizacije. Od ovih jezgri se formira domenska struktura feromagnetskih tvari.
Teorija histereze
Treba uzeti u obzir da se fenomen magnetske histereze javlja i kada se polje H rotira, a ne samo kada mijenja predznak iveličina. To se naziva histereza magnetske rotacije i odgovara promjeni smjera magnetizacije M s promjenom smjera polja H. Pojava histereze magnetske rotacije također se opaža kada se uzorak rotira relativno na fiksno polje H.
Krivulja magnetizacije također karakterizira magnetsku strukturu domene. Struktura se mijenja tijekom prolaska procesa magnetizacije i preokretanja magnetizacije. Promjene ovise o tome koliko se pomiču granice domene i o učincima vanjskog magnetskog polja. Apsolutno sve što može odgoditi sve gore opisane procese dovodi feromagnete u nestabilno stanje i uzrokuje magnetsku histerezu.
Treba uzeti u obzir da histereza ovisi o mnogim parametrima. Magnetizacija se mijenja pod utjecajem vanjskih čimbenika - temperature, elastičnog naprezanja, stoga dolazi do histereze. U ovom slučaju, histereza se pojavljuje ne samo u magnetizaciji, već iu svim onim svojstvima o kojima ovisi. Kao što se odavde može vidjeti, fenomen histereze može se promatrati ne samo tijekom magnetizacije materijala, već i tijekom drugih fizičkih procesa koji su izravno ili neizravno povezani s njim.
