Există histerezis magnetic, feroelectric, dinamic, elastic. Se găsește și în biologie, știința solului, economie. Mai mult, esența acestei definiții este aproape aceeași. Însă articolul se va concentra pe magnetic, vei afla mai multe despre acest fenomen, de ce depinde și când se manifestă. Acest fenomen este studiat în universități cu accent tehnic, nu este inclus în programa școlară, așa că nu toată lumea știe despre el.
Histerezis magnetic
Aceasta este o dependență ireversibilă și ambiguă a indicelui de magnetizare al unei substanțe (și aceștia sunt, de regulă, feromagneți ordonați magnetic) de un câmp magnetic extern. În acest caz, câmpul este în continuă schimbare - în scădere sau în creștere. Motivul general al existenței histerezii este prezența unei stări instabile și a unei stări stabile la minimul potențialului termodinamic și există și tranziții ireversibile între ele. Histerezisul este, de asemenea, o manifestare a unei tranziții de fază de orientare magnetică de ordinul întâi. Cu ele, tranzițiile de la o fază la alta au loc datorită stărilor metastabile. Caracteristica este un grafic, care se numește „bucla de histerezis”. Uneori este numită și „curba de magnetizare”.
buclă de histerezis
Pe graficul M versus H puteți vedea:
- Din starea zero, la care M=0 și H=0, cu o creștere a H, crește și M.
- Când câmpul crește, magnetizarea devine aproape constantă și egală cu valoarea de saturație.
- Când H scade, are loc schimbarea opusă, dar când H=0, magnetizarea M nu va fi egală cu zero. Această modificare poate fi observată din curba de demagnetizare. Și când H=0, M ia o valoare egală cu magnetizarea reziduală.
- Pe măsură ce H crește în intervalul –Hm… +Hm, magnetizarea se schimbă de-a lungul celei de-a treia curbe.
- Toate cele trei curbe care descriu procesele sunt conectate și formează un fel de buclă. Ea este cea care descrie fenomenul de histerezis - procesele de magnetizare și demagnetizare.
Energie de magnetizare
O buclă este considerată asimetrică în cazul în care maximele câmpului H1, care sunt aplicate în sens invers și înainte, nu sunt aceleași. O buclă a fost descrisă mai sus, care este caracteristică unui proces de inversare lentă a magnetizării. Cu ele, se păstrează relațiile de cvasi-echilibru între valorile lui H și M. Este necesar să se acorde atenție faptului căcă în timpul magnetizării sau demagnetizării, M rămâne în urmă cu H. Și aceasta duce la faptul că toată energia care este dobândită de materialul feromagnetic în timpul magnetizării nu este complet transferată în timpul ciclului de demagnetizare. Și această diferență se referă la încălzirea feromagnetului. Și bucla de histerezis magnetic se dovedește a fi asimetrică în acest caz.
Formă buclă
Forma buclei depinde de mulți parametri - magnetizare, intensitatea câmpului, prezența pierderilor etc. Compoziția chimică a feromagnetului, starea sa structurală, temperatura, natura și distribuția defectelor, prezența prelucrare (termică, termomagnetică, mecanică). Prin urmare, histereza feromagneților poate fi modificată prin supunerea materialelor la prelucrare mecanică. Acest lucru schimbă toate caracteristicile materialului.
Pierdere de histerezis
În timpul remagnetizării dinamice a unui feromagnet de către un câmp magnetic alternant, se observă pierderi. Mai mult, ele reprezintă doar o mică parte din pierderile magnetice totale. Dacă buclele au aceeași înălțime (aceeași valoare maximă a magnetizării M), bucla de tip dinamic este mai largă decât cea statică. Acest lucru se datorează faptului că la toate pierderile se adaugă noi pierderi. Acestea sunt pierderi dinamice, sunt de obicei asociate cu curent turbionar, vâscozitate magnetică. În concluzie, se obțin pierderi de histerezis destul de semnificative.
feromagneți cu un singur domeniu
BDacă particulele au dimensiuni diferite, are loc procesul de rotație. Acest lucru se întâmplă deoarece formarea de noi domenii este nefavorabilă din punct de vedere energetic. Dar procesul de rotație a particulelor este împiedicat de anizotropie (magnetică). Poate avea o origine diferită - să se formeze în cristalul însuși, să apară din cauza stresului elastic etc.). Dar tocmai cu ajutorul acestei anizotropii magnetizarea este ținută de câmpul intern. Se mai numește și câmpul de anizotropie magnetică eficientă. Și histerezisul magnetic apare datorită faptului că magnetizarea se schimbă în două direcții - înainte și invers. În timpul remagnetizării feromagneților cu un singur domeniu au loc mai multe s alturi. Vectorul de magnetizare M se întoarce spre câmpul H. Mai mult, virajul poate fi uniform sau neuniform.
Ferromagneți cu domenii multiple
În ele, curba de magnetizare este construită într-un mod similar, dar procesele sunt diferite. În timpul inversării magnetizării, granițele domeniului se schimbă. Prin urmare, una dintre cauzele histerezisului poate fi întârzierea deplasărilor de limite, precum și s alturile ireversibile. Uneori (dacă feromagneții au un câmp destul de mare), histerezisul magnetic este determinat de întârzierea creșterii și formarea nucleelor de inversare a magnetizării. Din aceste nuclee se formează structura de domeniu a substanțelor feromagnetice.
Teoria histerezei
Trebuie să ținem cont de faptul că fenomenul de histerezis magnetic apare și atunci când câmpul H se rotește, și nu numai atunci când se schimbă în semn șimărimea. Aceasta se numește histerezis al rotației magnetice și corespunde unei schimbări în direcția magnetizării M cu o schimbare a direcției câmpului H. Apariția histerezii rotației magnetice se observă și atunci când proba este rotită relativ. la câmpul fix H.
Curba de magnetizare caracterizează și structura magnetică a domeniului. Structura se modifică în timpul proceselor de magnetizare și inversare a magnetizării. Modificările depind de cât de mult se deplasează granițele domeniului și de efectele unui câmp magnetic extern. Absolut tot ceea ce poate întârzia toate procesele descrise mai sus pune feromagneții într-o stare instabilă și provoacă apariția histerezii magnetice.
Ar trebui să se țină cont de faptul că histerezisul depinde de mulți parametri. Magnetizarea se modifică sub influența factorilor externi - temperatură, stres elastic, prin urmare, apare histerezis. În acest caz, o histerezis apare nu numai în magnetizare, ci și în toate acele proprietăți de care depinde. După cum se poate observa de aici, fenomenul de histerezis poate fi observat nu numai în timpul magnetizării materialului, ci și în timpul altor procese fizice asociate direct sau indirect cu acesta.
