Es gibt magnetische, ferroelektrische, dynamische, elastische Hysterese. Es findet sich auch in Biologie, Bodenkunde, Wirtschaftswissenschaften. Darüber hinaus ist die Essenz dieser Definition fast dieselbe. Aber der Artikel wird sich auf das Magnetische konzentrieren, Sie werden mehr über dieses Phänomen erfahren, wovon es abhängt und wann es sich manifestiert. Dieses Phänomen wird an Universitäten mit technischem Schwerpunkt untersucht, es ist nicht im Lehrplan der Schulen enth alten, daher ist es nicht jedem bekannt.
Hysterese magnetisch
Das ist eine irreversible und mehrdeutige Abhängigkeit des Magnetisierungsindexes einer Substanz (und das sind in der Regel magnetisch geordnete Ferromagnete) von einem äußeren Magnetfeld. In diesem Fall ändert sich das Feld ständig - nimmt ab oder zu. Der allgemeine Grund für das Vorhandensein von Hysterese ist das Vorhandensein eines instabilen Zustands und eines stabilen Zustands am Minimum des thermodynamischen Potentials, und es gibt auch irreversible Übergänge zwischen ihnen. Hysterese ist auch eine Manifestation eines magnetischen Orientierungsphasenübergangs erster Ordnung. Bei ihnen treten aufgrund metastabiler Zustände Übergänge von einer Phase in eine andere auf. Die Charakteristik ist ein Graph, der als "Hystereseschleife" bezeichnet wird. Manchmal wird sie auch "Magnetisierungskurve" genannt.
Hystereseschleife
Auf dem Diagramm von M gegen H sehen Sie:
- Vom Nullzustand, bei dem M=0 und H=0 ist, wächst mit zunehmendem H auch M.
- Wenn das Feld ansteigt, wird die Magnetisierung nahezu konstant und gleich dem Sättigungswert.
- Wenn H abnimmt, tritt die entgegengesetzte Änderung auf, aber wenn H=0 ist, wird die Magnetisierung M nicht gleich Null sein. Diese Änderung ist aus der Entmagnetisierungskurve ersichtlich. Und wenn H=0, nimmt M einen Wert gleich der Restmagnetisierung an.
- Mit steigendem H im Bereich –Hm… +Hm ändert sich die Magnetisierung entlang der dritten Kurve.
- Alle drei Kurven, die die Prozesse beschreiben, sind miteinander verbunden und bilden eine Art Schleife. Sie ist es, die das Phänomen der Hysterese beschreibt - die Prozesse der Magnetisierung und Entmagnetisierung.
Magnetisierungsenergie
Eine Schleife gilt als asymmetrisch, wenn die Maxima des H1-Feldes, die in Rückwärts- und Vorwärtsrichtung angelegt werden, nicht gleich sind. Oben wurde eine Schleife beschrieben, die für einen langsamen Ummagnetisierungsvorgang charakteristisch ist. Bei ihnen bleiben Quasi-Gleichgewichtsbeziehungen zwischen den Werten von H und M erh alten, wobei darauf zu achten ist, dassdass M bei der Magnetisierung oder Entmagnetisierung hinter H zurückbleibt. Und dies führt dazu, dass die gesamte Energie, die das ferromagnetische Material während der Magnetisierung aufnimmt, während des Entmagnetisierungszyklus nicht vollständig übertragen wird. Und dieser Unterschied geht alles in die Erwärmung des Ferromagneten ein. Und die magnetische Hystereseschleife erweist sich in diesem Fall als asymmetrisch.
Schleifenform
Die Form der Schleife hängt von vielen Parametern ab - Magnetisierung, Feldstärke, das Vorhandensein von Verlusten usw. Die chemische Zusammensetzung des Ferromagneten, sein struktureller Zustand, die Temperatur, die Art und Verteilung von Defekten, das Vorhandensein von Verarbeitung (thermisch, thermomagnetisch, mechanisch). Daher kann die Hysterese von Ferromagneten geändert werden, indem die Materialien einer mechanischen Bearbeitung unterzogen werden. Dadurch verändern sich alle Eigenschaften des Materials.
Hystereseverlust
Bei der dynamischen Ummagnetisierung eines Ferromagneten durch ein magnetisches Wechselfeld werden Verluste beobachtet. Außerdem machen sie nur einen kleinen Bruchteil der gesamten magnetischen Verluste aus. Wenn die Schleifen die gleiche Höhe haben (derselbe Maximalwert der Magnetisierung M), ist die Schleife vom dynamischen Typ breiter als die statische. Dies liegt daran, dass zu allen Verlusten neue Verluste hinzukommen. Dies sind dynamische Verluste, sie sind normalerweise mit Wirbelstrom und magnetischer Viskosität verbunden. Insgesamt ergeben sich ganz erhebliche Hystereseverluste.
Einzeldomänen-Ferromagnete
BSind die Partikel unterschiedlich groß, findet der Drehvorgang statt. Dies geschieht, weil die Bildung neuer Domänen energetisch ungünstig ist. Aber der Prozess der Teilchenrotation wird durch Anisotropie (magnetisch) behindert. Es kann einen anderen Ursprung haben - im Kristall selbst gebildet werden, durch elastische Spannung entstehen usw.). Aber gerade mit Hilfe dieser Anisotropie wird die Magnetisierung durch das innere Feld geh alten. Es wird auch als effektives magnetisches Anisotropiefeld bezeichnet. Und eine magnetische Hysterese entsteht dadurch, dass sich die Magnetisierung in zwei Richtungen ändert - vorwärts und rückwärts. Bei der Ummagnetisierung von Eindomänen-Ferromagneten treten mehrere Sprünge auf. Der Magnetisierungsvektor M dreht sich zum Feld H hin. Außerdem kann die Drehung gleichmäßig oder ungleichmäßig sein.
Ferromagnete mit mehreren Domänen
Bei ihnen ist die Magnetisierungskurve ähnlich aufgebaut, aber die Prozesse sind unterschiedlich. Während der Ummagnetisierung verschieben sich die Domänengrenzen. Daher kann eine der Ursachen der Hysterese die Verzögerung bei Grenzverschiebungen sowie irreversible Sprünge sein. Manchmal (wenn Ferromagnete ein ziemlich großes Feld haben) wird die magnetische Hysterese durch die Wachstumsverzögerung und die Bildung von Magnetisierungsumkehrkernen bestimmt. Aus diesen Kernen wird die Domänenstruktur ferromagnetischer Substanzen gebildet.
Hysteresetheorie
Zu beachten ist, dass das Phänomen der magnetischen Hysterese auch bei der Drehung des Feldes H auftritt und nicht nur bei einem Vorzeichenwechsel undGröße. Dies wird als Hysterese der magnetischen Drehung bezeichnet und entspricht einer Änderung der Richtung der Magnetisierung M bei einer Änderung der Richtung des Feldes H. Das Auftreten der Hysterese der magnetischen Drehung wird auch beobachtet, wenn die Probe relativ gedreht wird zum Festfeld H.
Die Magnetisierungskurve charakterisiert auch die magnetische Struktur der Domäne. Die Struktur ändert sich während des Durchlaufens von Magnetisierungs- und Ummagnetisierungsvorgängen. Die Änderungen hängen davon ab, wie weit sich die Domänengrenzen verschieben und von der Wirkung eines externen Magnetfelds. Absolut alles, was alle oben beschriebenen Prozesse verzögern kann, versetzt Ferromagnete in einen instabilen Zustand und verursacht eine magnetische Hysterese.
Zu beachten ist, dass die Hysterese von vielen Parametern abhängt. Die Magnetisierung ändert sich unter dem Einfluss äußerer Faktoren - Temperatur, elastische Spannung, daher tritt Hysterese auf. In diesem Fall tritt eine Hysterese nicht nur in der Magnetisierung auf, sondern auch in all jenen Eigenschaften, von denen sie abhängt. Wie hier zu sehen ist, kann das Phänomen der Hysterese nicht nur bei der Magnetisierung des Materials, sondern auch bei anderen direkt oder indirekt damit verbundenen physikalischen Prozessen beobachtet werden.
