Obstajajo histerezne magnetne, feroelektrične, dinamične, elastične. Najdemo ga tudi v biologiji, znanosti o tleh, ekonomiji. Poleg tega je bistvo te definicije skoraj enako. Toda članek se bo osredotočil na magnetno, izvedeli boste več o tem pojavu, od česa je odvisen in kdaj se manifestira. Ta pojav preučujejo na univerzah s tehničnim poudarkom, ni vključen v šolski kurikulum, zato ga vsi ne vedo.
Magnetna histereza
To je nepovratna in dvoumna odvisnost indeksa magnetizacije snovi (in to so praviloma magnetno urejeni feromagneti) od zunanjega magnetnega polja. V tem primeru se polje nenehno spreminja - zmanjšuje ali povečuje. Splošni razlog za obstoj histereze je prisotnost nestabilnega stanja in stabilnega stanja na minimumu termodinamičnega potenciala, med njima pa obstajajo tudi nepovratni prehodi. Histereza je tudi manifestacija magnetnega orientacijskega faznega prehoda prvega reda. Pri njih prihaja do prehodov iz ene faze v drugo zaradi metastabilnih stanj. Značilnost je graf, ki se imenuje "histerezna zanka". Včasih se imenuje tudi "krivulja magnetizacije".
Histerezna zanka
Na grafu M proti H lahko vidite:
- Iz ničelnega stanja, pri katerem je M=0 in H=0, s povečanjem H raste tudi M.
- Ko se polje poveča, postane magnetizacija skoraj konstantna in enaka vrednosti nasičenosti.
- Ko se H zmanjša, pride do nasprotne spremembe, ko pa je H=0, magnetizacija M ne bo enaka nič. To spremembo lahko vidimo iz krivulje razmagnetizacije. In ko je H=0, M prevzame vrednost, ki je enaka preostali magnetizaciji.
- Ko se H povečuje v območju –Hm… +Hm, se magnetizacija spreminja vzdolž tretje krivulje.
- Vse tri krivulje, ki opisujejo procese, so povezane in tvorijo nekakšno zanko. Ona je tista, ki opisuje pojav histereze - procese magnetizacije in demagnetizacije.
Energija magnetizacije
Zanka velja za asimetrično v primeru, ko maksimumi polja H1, ki se uporabljajo v smeri nazaj in naprej, niso enaki. Zgoraj je bila opisana zanka, ki je značilna za počasen proces obračanja magnetizacije. Z njimi se ohranjajo navideznoravnotežna razmerja med vrednostma H in M. Treba je biti pozoren na dejstvo, dada med magnetizacijo ali demagnetizacijo M zaostaja za H. In to vodi v dejstvo, da se vsa energija, ki jo feromagnetni material pridobi med magnetizacijo, med ciklom razmagnetizacije ne prenese v celoti. In ta razlika gre vse v segrevanje feromagneta. In magnetna histerezna zanka se v tem primeru izkaže za asimetrično.
oblika zanke
Oblika zanke je odvisna od številnih parametrov - magnetizacije, poljske jakosti, prisotnosti izgub itd. Kemična sestava feromagneta, njegovo strukturno stanje, temperatura, narava in porazdelitev napak, prisotnost obdelava (toplotna, termomagnetna, mehanska). Zato lahko histerezo feromagnetov spremenimo z mehansko obdelavo materialov. To spremeni vse lastnosti materiala.
Izguba histereze
Med dinamičnim remagnetizacijo feromagneta z izmeničnim magnetnim poljem opazimo izgube. Poleg tega predstavljajo le majhen del skupnih magnetnih izgub. Če imajo zanke enako višino (enako največjo vrednost magnetizacije M), je zanka dinamičnega tipa širša od statične. To je posledica dejstva, da se vsem izgubam dodajo nove izgube. To so dinamične izgube, običajno so povezane z vrtinčnim tokom, magnetno viskoznostjo. Skratka, dobimo precejšnje izgube histereze.
Feromagneti z eno domeno
BČe imajo delci različne velikosti, pride do procesa vrtenja. To se zgodi, ker je nastajanje novih domen z energetskega vidika neugodno. Toda proces rotacije delcev ovira anizotropija (magnetna). Lahko ima drugačen izvor - nastane v samem kristalu, nastane zaradi elastične napetosti itd.). Toda ravno s pomočjo te anizotropije magnetizacijo drži notranje polje. Imenuje se tudi učinkovito polje magnetne anizotropije. In magnetna histereza nastane zaradi dejstva, da se magnetizacija spreminja v dveh smereh - naprej in nazaj. Med remagnetizacijo enodomenskih feromagnetov pride do več skokov. Vektor magnetizacije M se obrne proti polju H. Poleg tega je obrat lahko enakomeren ali neenakomeren.
Večdomenski feromagneti
V njih je krivulja magnetizacije zgrajena na podoben način, vendar so procesi različni. Med obračanjem magnetizacije se meje domene premaknejo. Zato je eden od vzrokov za histerezo lahko zamuda pri mejnih premikih, pa tudi nepovratni skoki. Včasih (če imajo feromagneti precej veliko polje) je magnetna histereza določena z zamudo pri rasti in tvorbo jeder za preobrat magnetizacije. Iz teh jeder nastane domenska struktura feromagnetnih snovi.
Teorija histereze
Upoštevati je treba, da se pojav magnetne histereze pojavi tudi, ko se polje H vrti, in ne le, ko se spremeni predznak invelikost. Temu pravimo histereza magnetne rotacije in ustreza spremembi smeri magnetizacije M s spremembo smeri polja H. Pojav histereze magnetne rotacije opazimo tudi, ko vzorec zavrtimo relativno na fiksno polje H.
Krivulja magnetizacije označuje tudi magnetno strukturo domene. Struktura se spreminja med prehodom procesov magnetizacije in obrata magnetizacije. Spremembe so odvisne od tega, kako daleč se premikajo meje domene in od učinkov zunanjega magnetnega polja. Popolnoma vse, kar lahko upočasni vse zgoraj opisane procese, postavi feromagnete v nestabilno stanje in povzroči magnetno histerezo.
Upoštevati je treba, da je histereza odvisna od številnih parametrov. Magnetizacija se spreminja pod vplivom zunanjih dejavnikov - temperature, elastične napetosti, zato se pojavi histereza. V tem primeru se histereza ne pojavi samo v magnetizaciji, temveč tudi v vseh tistih lastnostih, od katerih je odvisna. Kot je razvidno od tukaj, lahko fenomen histereze opazimo ne le med magnetizacijo materiala, ampak tudi med drugimi fizikalnimi procesi, ki so neposredno ali posredno povezani z njim.
